Vain kolmen viikon kuluttua löytöstään 21. tammikuuta 2014 on oppinut paljon uudesta supernova SN 2014J: stä Messier 82: ssä, ”Cigar” -galaksissa. Sen spektriin perustuvan varhaisen vahvistuksen lisäksi, että se on todellakin tyypin Ia supernoova, sen ymmärretään olevan lähinnä tyypin Ia räjähdys Linnunradan galaksissamme vuodesta 1986.
Pelkästään sen ainutlaatuinen läheisyys tekee SN 2014J: stä tärkeimmän supernovan, jota koskaan on havaittu. Se vaikuttaa ymmärrykseemme sekä tyypin Ia-luokan supernovoista että koko maailmankaikkeudesta, koska universumimme koko, ikä ja lopullinen kohtalo liittyvät läheisesti tyypin Ia supernovien havaintoihin ja koska tarkkuus, jolla he voivat voidaan käyttää arvioimaan yleiskaavan etäisyydet riippuvat ratkaisevasti lähimmistä esimerkeistä. SN 2014J pysyy todennäköisesti lähimpänä ankkuripisteenä tyypin Ia supernoovapohjaisessa etäisyysasteikossa tulevina vuosikymmeninä.
"Koska SN 2014J on lähinnä tällainen supernova, se auttaa meitä kalibroimaan paremmin maailmankaikkeuden laajenemisen", kertoi Adam Riess, Supernova H0: n Equation of State (SHOES) -projektin yhteisjohtaja ja SHOES-projektin yhteisvoittaja. Vuoden 2011 fysiikan Nobel-palkinto.
Tyypin Ia supernovojen havainnot johtivat havaintoon, että universumimme on valmistettu pääosin pimeästä energiasta ja että sen laajentumisnopeus on ilmeisesti kiihtyvä. Tämä löytö ansaitsi Riessin, Saul Perlmutterin ja Brian Schmidtin vuoden 2011 Nobel-fysiikan palkinnon.
Mittaamalla entistä tarkemmin maailmankaikkeuden tarkkaa laajentumisnopeutta on ollut kosmologian Pyhä Graali sen jälkeen, kun Hubble löysi laajentumisen vuonna 1929. Tyyppi Ia on täydellinen kosmologisten asteikkoetäisyyksien tutkimiseen, koska nämä tähtiräjähdykset tapahtuvat vain, kun valkoiset kääpiötähteet ylittävät tietyn kriittisen massan, Vastaa 1,4 aurinkoista massaa.
Seurauksena on, että suurin osa tyypin Ia supernovista räjähtää suunnilleen samalla sisäisellä tai absoluuttisella suuruudella. Siksi ne tarjoavat ainutlaatuisen tyyppisen "kynttilän", jolla minkä tahansa tyypin Ia supernoovan, joka havaittiin olevan sata kertaa heikompi kuin toisen, voidaan ymmärtää olevan tarkalleen kymmenen kertaa kauempana kuin toinen. Käytännössä otetaan huomioon todellisten tyypin Ia supernovojen väliset hienoiset erot, joiden nettovaikutus etäisyysarvioihin on keskimäärin noin kymmenen prosenttia. Siksi teknisesti tyypin Ia supernova tarjoaa ”standardisoitavat kynttilät”.
Normaalit tyypin Ia supernovat ymmärretään hyvin. Muutaman päivän kuluessa havainnoistaan Robert Quimby Tokion yliopiston Kavlin fysiikan ja matematiikan instituutista pystyi ennustamaan huippunumeron näennäisen suuruuden m_V = 10,5 ja huipun kirkkauden ajan 2. helmikuuta SN 2014J: lle, yli viikkoa ennen niiden esiintymistä. Kuten nyt saatavilla olevat havainnot osoittavat, yhteenvetona Amerikan muuttuvien tähtihavaitsijoiden yhdistyksen ansiosta saatavilla olevasta valokäyrästä, Quimbyn ennuste, joka perustuu muun samanlaisen tyypin Ia supernovan valokäyrään, oli paikalla (katso kuva 1 alla).
Vaikka SN 2014J on normaali tyypin Ia supernoova, sen valokäyrä paljastaa, että se on erittäin punertava, kuten himmentyneenä ja peittämänä isommassa galaksissa esiintyvien suurten pölymäärien vuoksi. Punertavan määrän osoittaa ero sinisen ja visuaalisen voimakkuuden välillä. Tunnetaan ekstinktiona, mitattuna E = (B-V), SN 2014J: lle ekstinktio on ~ 1,3 mag. Se on verrattuna seuraavaan lähimpään viimeaikaiseen tyypin Ia supernovaan, SN 2011fe galaksissa Messier 101, 23 miljoonalla valovuonna (7,0 Megaparsecs). Se on vaalea käyrä, joka osoittaa, että SN 2011fe punaistettiin hyvin vähän verrattuna, ts. - sekä spektri että väri ovat normaaleja.
SN 2014J: n räjähdyksen ensimmäisen päivän päivämääräksi on nyt asetettu tammikuun 14.72 UT, noin viikko ennen löytöä 21. tammikuuta. Se ilmoitettiin yhdessä ainakin kahdesta SN 2014J: ää verkossa jo julkaistusta asiakirjasta, WeiKang Zheng et al. al., ja joka on jo lähetetty Astrophysical Journal Letters -kirjeelle (katso e-painatus täältä). SN 2014J on yksi vain neljästä tyypin Ia supernoovasta, jonka havainnot tapahtuvat jo yhden päivän kuluttua ensimmäisestä valosta, muut mukaan lukien SN 2011fe mainittiin, ja SN 2009ig galaksissa NGC 1015 130 miljoonalla valovuonna (41 Megaparsecs) ja SN 2013dy vuonna galaksi NGC 7250 46 miljoonalla valovuonna (14 megaparsekkiä).
Kaksi kilpailijaa lähimmän viimeaikaisen tyypin Ia supernovoille, SN 1972E galaksissa NGC 5253 ja SN 1986G NGC 5128: ssa, Centaurus A-galaksissa, mainittiin jo varhaisessa vaiheessa. Kummankaan ei kuitenkaan väitetä olevan suoraa merkitystä nykyisen etäisyysasteikon nollapisteen suhteen, koska kummallakaan ei ole nykyaikaisia, täydellisiä, monikaistaisia ja useiden aikajaksojen havaintoja, mukaan lukien enimmäishavainnot, jotka ovat olennaisen tärkeitä määriteltäessä nollakohtaisia tyypin Ia supernoovia, ja data jota nyt kerätään SN 2014J: lle. Esimerkiksi SN 2002fk galaksissa NGC 1309 100 miljoonalla valovuonna (31 Megaparsecs) on yksi vain kahdeksasta tyypin Ia supernoovista, joita käytetään nollapistekalibraattoreina, niiden täydellisen, monikauden, monikaistaisen valokäyrätiedon takia, kuten esimerkiksi Riess et ai. (katso: 2011ApJ… 730..119R).
Sen suhteen, mikä viimeaikainen tyypin Ia supernova oli suhteellisen lähinnä, etäisyydet osallistuviin galakseihin voidaan estimoida analysoimalla käytännöllisesti katsoen kaikki punasiirtymästä riippumattomat etäisyysarviot, joita on julkaistu galakseille vuodesta 1980, tarkoittaen nykyaikana käyttämällä CCD: tä ja mukaan lukien NASA: n Hubble-avaruusteleskooppiin perustuvat havainnot. Tällaiset galaktien etäisyysarviot on taulukoitu NASA / IPAC: n galaktien etäisyyksien extragalaktisessa tietokannassa (NED-D).
Galaxy Messier 82, SN 2014J: n isäntä, sijaitsee 12,0 miljoonalla valovuonna (3,6 megaparsekkia) keskiarvon perusteella kolmella etäisyysmittarilla, jotka käyttävät 8 erilaista arviota. Näiden indikaattorien keskihajonta on ~ 10%.
Galaxy NGC 5128, SN 1986G: n isäntä, sijaitsee myös 12,0 miljoonalla valovuonna, joka perustuu 11 eri indikaattoriin, jotka käyttävät 46 erilaista etäisyysarviota, ja indikaattorien keskihajonta on ~ 10%. Joten indikaattorien tarkkuuden sisällä molemmat supernovat tapahtuivat olennaisesti samalla etäisyydellä, mikä vahvistaa, että SN 2014J on lähin SN 1986G: n jälkeen. Galaxy NGC 5253, SN 1972E: n isäntä, on itse asiassa lähin galaksi, 11,0 miljoonalla valovuonna (3,4 Megaparsecs), jonka tiedetään isännöineen nykyaikana tyypin Ia supernoovaa, joka perustuu kuuteen indikaattoriin 48 arvioilla.
Messier 82: n pölyn aiheuttaman himmenemisen huomioon ottaminen on vain yksi osa monista, jotka osallistuvat SN 2014J: n tietojen käyttämiseen etäisyyden arvioimiseksi. Tulevat havainnot sen alenevasta suuruudesta paljastavat sen täydellisen valokäyrän. Tämän avulla voidaan arvioida sen laskuaika ja valo-käyrän venytyskertoimet. Kun nämä ovat kädessä, SN 2014J aloittaa käytön lähimpänä tyypin Ia supernova-ankkuripisteenä enintään muutaman seuraavan tai useamman viikon kuluessa.
SN 2014J on enemmän kuin virstanpylväs kuin Rosetta-kivi, mutta vaikuttaa kuitenkin kestävään perintöön tyypin Ia supernovahavaintojen tulevissa sovelluksissa kosmologiassa. Se on erityisen merkittävä tehostamalla tyypin Ia supernovan käyttöä kosmologisina etäisyysindikaattoreina. Tämä on tärkeää meneillään oleville hankkeille, mukaan lukien SHOES-projekti, Carnegie Hubble -ohjelma ja muut, joiden kaikkien tavoitteena on mitata Universumin laajenemisnopeus tai Hubble-vakio tarkkuudella, joka on parempi kuin yksi prosentti seuraavan vuosikymmenen aikana. Tämä tarkkuustaso tarvitaan, jotta ymmärrämme paitsi maailmankaikkeuden tarkkaa kokoa ja ikää, myös tarkkaa valtioyhtälöä, joka hallitsee maailmankaikkeuden kokonaisenergiaa, mukaan lukien sen tumma energia.
