Tähtitieteellisten ilmiöiden edetessä supernoovat ovat kiehtovimpia ja näyttäviä. Tämä prosessi tapahtuu, kun tietyntyyppiset tähdet saavuttavat eliniänsä lopun, jolloin ne räjähtää ja heittää pois ulkokerroksensa. Sukupolvien tutkimuksen ansiosta tähtitieteilijät ovat kyenneet luokittelemaan havaitut supernoovat kahteen luokkaan (tyyppi I ja tyyppi II) ja määrittämään, minkä tyyppiset tähdet ovat kunkin esiintyjät.
Tähän päivään mennessä tähtitieteilijät eivät ole pystyneet selvittämään, minkä tyyppinen tähti lopulta johtaa tyypin Ic supernovaan - luokan erikoisuuteen, jossa tähti koolla ytimen romahtamisen jälkeen vedyn ja heliumin riisumisen jälkeen. Mutta kiitos kahden tähtitieteilijäryhmän ponnisteluista, jotka pitivät yli YK: n arkistotietoja Hubble-avaruusteleskooppi, tutkijat ovat nyt löytäneet kauan halutun tähden, joka aiheuttaa tämän tyyppisen supernovan.
Pohjimmiltaan tyypin I supernoovien uskotaan johtuvan binaarijärjestelmistä, jotka koostuvat valkoisesta kääpiöstä ja seuratähdestä, jotka kiertävät läheisesti toisiaan. Ajan myötä valkoinen kääpiö alkaa sifonoida materiaalia seuralaisestaan, kunnes kriittinen massa on saavutettu. Ylipakattu valkoinen kääpiö kokee sitten ytimen romahduksen ja räjähtää uskomattoman kirkkaassa materiaalin ja energian puhkeamisessa.
Tyypin Ic supernoovat, joiden osuus ydinromahduksesta räjähtävistä massiivisista tähteistä on noin 20%, tähti on menettänyt vetykerroksensa ja suurimman osan heliumistaan. Tähtien uskotaan kuuluvan tunnetuimpiin massiivimpiin - vähintään 30 aurinkomassan kanssa - ja pysyvän kirkkaina myös ulomman kerroksensa irtoamisen jälkeen. Siksi on ollut mysteeri, miksi tähtitieteilijät eivät ole pystyneet havaitsemaan yhtä ennen kuin se meni supernovaan.
Onneksi vuonna 2017 havaittiin tyypin Ic supernoova tapahtuvan noin 65 miljoonan valovuoden päässä sijaitsevassa spiraaligalaksiassa NGC 3938 olevien nuorten tähtien ryhmässä. Alkuperäisen löytön tekivät tähtitieteilijät Tenagra-observatorioissa Arizonassa, mutta kaksi tähtitieteilijäryhmää kääntyi Hubble lähteen tarkan sijainnin määrittämiseksi.
Ensimmäinen ryhmä, jota johtaa Schuyler D. Van Dyk - vanhempi tutkija Caltechin infrapunakäsittely- ja analysointikeskuksessa (IPAC) - kuvasi nuorta supernovaa kesäkuussa 2017 Hubblen Laajakenttäkamera 3 (WFC 3). Sitten he käyttivät tätä kuvaa etsimään progenitorin arkistossa Hubble valokuvia, jotka on otettu NGC 3938: sta joulukuussa 2007.
Toinen joukkue, jota johtaa Kalifornian Santa Cruzin yliopiston Charles Kilpatrick, havaitsi supernovan kesäkuussa 2017 infrapunakuvissa käyttämällä yhtä 10 metrin kaukoputkesta W.M. Keckin observatorio Havaijilla. Ryhmä analysoi sitten saman arkiston Hubble kuvia Van Dykin joukkueena paljastaaksesi mahdollisen lähteen.
Molemmat joukkueet julkaisivat tutkimuksia, jotka osoittivat, että esi-isä oli todennäköisesti sininen superasia, joka sijaitsee yhdessä NGC 3938: n spiraalivarreista. Kuten Van Dyk totesi äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa, ”Supernova Ic: n vilpittömän esi-isän löytäminen on iso palkinto esi-isien etsinnälle. Meillä on nyt ensimmäistä kertaa selvästi havaittu ehdokasobjekti. ”
Se tosiasia, että supernova (nimeltään SN 2017ein) havaittiin ensinnäkin, oli myös melko onnekas, kuten Kilpatrick selitti:
”Olimme onnekkaita, että supernova oli lähellä ja erittäin kirkas, noin 5–10 kertaa kirkkaampi kuin muut tyypin Ic supernovat, mikä on saattanut tehdä progenitorin helpommaksi löytää. Astronomit ovat havainneet monia tyypin Ic supernovoja, mutta ne ovat kaikki liian kaukana Hubblen ratkaisemiseksi. Tarvitset yhden näistä massiivisista, kirkkaista tähtiistä lähellä olevassa galaksissa mennäksesi pois. Näyttää siltä, että suurin osa tyypin Ic supernovoista on vähemmän massiivisia ja siksi vähemmän kirkkaita, ja tästä syystä emme ole löytäneet niitä. "
Sukupolvien arvioinnin perusteella molemmat ryhmät tarjosivat kaksi mahdollisuutta lähteen identiteettiin. Toisaalta he ehdottivat, että se voisi olla yksi 45–55 aurinkomassan voimakas tähti, joka palaa erittäin kirkkaana ja kuumana, aiheuttaen sen polttaa vety- ja heliumin ulkokerroksensa ennen painovoiman romahtamista.
Toinen mahdollisuus oli, että progenitori oli massiivinen binaarijärjestelmä, joka koostui tähdestä, joka oli välillä 60-80 aurinkomassoa, ja seuralaisesta, joka oli 48 aurinkomassasta. Tässä skenaariossa seuralainen riisui massiivisemman tähden vety- ja heliumkerroksistaan ennen kuin se räjähti supernoovana.
Toinen mahdollisuus oli hiukan yllättävää, koska tähtitieteilijät eivät odota nykyisten mallien perusteella. Tyypin I supernovojen suhteen tähtitieteilijät odottavat, että binaarijärjestelmät koostuvat pienemmän massan tähdistä, tyypillisesti neutronitähdistä, jonka seuralainen on jättänyt pääsekvenssinsä ja laajentunut punaiseksi jättiläiseksi.
Tämän esivanhemman löytö on siis ratkaissut jotain mysteeri tähtitieteilijöille. He ovat jo jonkin aikaa tienneet, että tyypin Ic supernovoissa oli puutteita vedyssä ja heliumissa, eivätkä olleet varmoja miksi. Yksi mahdollinen selitys oli, että varautuneiden hiukkasten voimakas tuuli heitti ne pois. Mutta mitään todisteita tästä ei ole koskaan löydetty.
Toinen mahdollisuus sisälsi lähellä kiertäviä binaaripaareja, joissa yksi tähti poistettiin ulkokerroksistaan ennen kuin se räjähti. Mutta tässä tapauksessa he havaitsivat, että tähti, josta materiaali oli poistettu, oli edelleen riittävän massiivinen, että se lopulta räjähti tyypin Ic supernovana.
Kuten Ori Fox, Baltimoressa toimivan avaruusteleskoopin tiedeinstituutin (STSI) tutkija ja Van Dyk -ryhmän jäsen, selitti:
”Näiden kahden skenaarion erottaminen tyypin Ic supernovojen tuottamiseksi vaikuttaa ymmärrykseenmme tähtien evoluutiosta ja tähtimuodostumisesta, mukaan lukien kuinka tähdet massat jakautuvat syntyessään ja kuinka monta tähteä muodostuu vuorovaikutuksessa olevissa binaarisissa järjestelmissä. Ja nämä ovat kysymyksiä, joita ei vain supernovia tutkivia tähtitieteilijät halua tietää, vaan kaikki tähtitieteilijät ovat myöhemmin. "
Molemmat joukkueet ilmoittivat myös, että he eivät pysty vahvistamaan esi-ikäisen henkilöllisyyttä ennen kuin supernova häviää noin kahdessa vuodessa. Tällä hetkellä he toivovat käyttävänsä NASA: ta James Webbin avaruuskaukoputki (JWST), jonka on tarkoitus tuoda markkinoille vuonna 2021, jotta voidaan tarkistaa, onko progenitori edelleen erittäin kirkas (odotetusti), ja tehdä sen tarkkuudesta ja massasta tarkempia mittoja.
Tämä viimeisin löytö ei vain täytä joitain reikiä tietoissamme siitä, kuinka jotkut tähdet käyttäytyvät saavuttaessaan pääsekvenssivaiheensa, se tarjoaa myös tähtitieteilijöille mahdollisuuden oppia lisää tähtijen muodostumisesta ja evoluutiosta universumissamme. . Kun seuraavan sukupolven teleskoopit tulevat saataville tulevina vuosina, tähtitieteilijät toivovat saavansa elintärkeää tietoa näistä kysymyksistä.
Van Dykin johtama tutkimus, jonka otsikko oli ”SN 2017ein ja tyypin Ic Supernova Progenitorin mahdollinen ensimmäinen tunnistaminen”, ilmestyi The Astrophysical Journal kesäkuussa. Toinen tutkimus, ”Type Ic supernova 2017ein potentiaalinen esi-isä”, ilmestyi Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta viime lokakuussa.
