Tähtitieteilijät ovat melkein vuosisadan ajan tutkineet supernovia mielenkiinnolla. Nämä ihmeelliset tapahtumat tapahtuvat, kun tähti saavuttaa elinkaarensa viimeisen vaiheen ja romahtaa tai sen ulkokerrosten seuralainen tähti riisuttaa siihen pisteeseen, jossa se käy läpi ytimen romahtamisen. Molemmissa tapauksissa tämä tapahtuma johtaa yleensä massiiviseen materiaalin vapautumiseen muutaman kerran aurinkoomme massasta.
Kansainvälinen tutkijaryhmä on kuitenkin hiljattain nähnyt supernovan, joka oli yllättävän heikko ja lyhyt. Heidän havaintonsa osoittavat, että supernoovan aiheutti näkymätön seuralainen, todennäköisesti neutronitähti, joka riisutti seuralaisensa materiaalin aiheuttaen sen romahtamisen ja menemään supernoovaan. Siksi tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat nähneet pienikokoisen neutronitähden binaarijärjestelmän syntymisen.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Kuuma ja nopea ultra-strippaus supernova, joka todennäköisesti muodosti pienikokoisen neutronitähden binaarin”, ilmestyi äskettäin lehdessä tiede. Tutkimusta johti Caltechin astrofysiikan laitoksen jatko-opiskelija Kishalay De, ja siihen osallistui NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen ja vesisuihkukoneiden laboratorion, Weizmann-instituutin, Max Planckin astrofysiikan instituutin, Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratorion jäseniä. , ja useita yliopistoja ja observatorioita.
Ryhmän tutkimus tehtiin pääasiassa Mansi Kasliwalin laboratoriossa, Caltechin tähtitieteen apulaisprofessorina ja tutkimuksen avustajana. Hän on myös päätutkija Caltechin johtamassa observatorioiden seurannasta, joka tarkkailee transienttien tapahtumia (GROWTH) -hanketta, kansainvälistä tähtitieteellistä yhteistyötä, joka keskittyy ohimenevien (lyhytaikaisten) tapahtumien - eli supernoovien, neutronitähteiden, mustan - fysiikan tutkimiseen. reikäfuusioita ja maanpäällisiä asteroideja.
Tutkimuksensa vuoksi joukkue havaitsi iPTF 14gqr -nimisen supernovatapahtuman, joka ilmestyi spiraaligalaktikon laitamilla noin 920 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Havaintojensa aikana he huomasivat, että supernoova vapautti verrattain vaatimattoman määrän ainetta - noin viidesosan Auringon massasta. Tämä oli melkoinen yllätys, kuten Kasliwali totesi hiljattain Caltech-lehdistötiedotteessa:
”Näimme tämän massiivisen tähden ytimen romahtamisen, mutta näimme huomattavasti pienen massan työntyneen ulos. Kutsumme tätä ultranahaiseksi kirjekuoren supernovaksi, ja on jo kauan ennustettu, että niitä on olemassa. Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme vakuuttavasti nähneet niin aineettoman massiivisen tähden ytimen romahtamisen. "
Tämä tapahtuma oli epätavallinen, koska tähdet romahtavat heidän ytimensä joutuneen ympäröimään valtavat määrät materiaalia etukäteen. Tämä herätti kysymyksen siitä, mihin tähdet, joilta puuttui massa, olisivat voineet mennä. Havaintojensa perusteella he päättivät, että kompakti seuralainen (joko valkoinen kääpiö tai neutronitähti) on täytynyt poistaa sen ajan myötä.
Tämä skenaario johtaa tyypin I supernovoihin, joita esiintyy binaarisessa järjestelmässä, joka koostuu neutronitähdistä ja punaisesta jättiläisestä. Tässä tapauksessa joukkue ei pystynyt havaitsemaan neutronitähteen seuralaista, mutta perusteli, että sen on täytynyt muodostaa kiertoradalla toisen tähden kanssa, muodostaen siten alkuperäisen binaarijärjestelmän. Itse asiassa tämä tarkoittaa, että tarkkailemalla iPTF 14gqr -ryhmää, joukkue havaitsi binaarijärjestelmän syntymän, joka koostui kahdesta kompakteista neutronitähteistä.
Lisäksi se, että nämä kaksi neutronitähtää ovat niin lähellä toisiaan, tarkoittaa, että ne sulautuvat lopulta samanlaiseen tapahtumaan kuin vuonna 2017 tapahtunut tapahtuma. Tunnettu nimellä “kilonova-tapahtuma”, tämä fuusio oli ensimmäinen kosminen tapahtuma, joka katsottuna sekä gravitaatio- että sähkömagneettisina aalloina. Seurantahavainnot osoittivat myös, että sulautuma todennäköisesti aiheutti mustan aukon muodostumisen.
Tämä luo mahdollisuuksia tuleville tutkimuksille, joissa tarkkaillaan iPTF 14gqr: ää saadaanko aikaan uusi kilonovatapahtuma ja luodaanko uusi musta aukko. Kaiken lisäksi se, että joukkue pystyi tarkkailemaan tapahtumaa ollenkaan, oli melko onnellista, koska nämä ilmiöt ovat sekä harvinaisia (joiden osuus supernovatapauksista on vain 1%) että lyhytaikaisia. Kuten De selitti:
”Tarvitset nopeita ohimeneviä tutkimuksia ja hyvin koordinoitua tähtitieteilijöiden verkostoa ympäri maailmaa, jotta todella tarttuisi supernovan alkuvaiheeseen. Ilman alkuvaiheessa olevia tietoja emme olisi voineet päätellä, että räjähdyksen piti olla peräisin massiivisen tähden romahtavasta ytimestä, jonka kirjekuori on noin 500-kertainen auringon sädestä. "
Palomarin observatorio havaitsi tapahtuman ensin osana väliaikaista Palomar Transient Factory -tapahtumaa (iPTF) - tieteellistä yhteistyötä, jossa observatoriat ympäri maailmaa seuraavat kosmosta lyhytaikaisten kosmisten tapahtumien, kuten supernoovien, yhteydessä. Öisin tutkimuksin suoritetun iPTF: n ansiosta Palomar-kaukoputki pystyi havaitsemaan iPTF 14gqr: n pian sen jälkeen, kun se meni supernovaan.
Yhteistyö varmisti myös sen, että kun Palomar-teleskooppi ei enää pystynyt näkemään sitä (maapallon pyörimisen takia), muut observatoriat pystyivät seuraamaan sitä ja seuraamaan sen kehitystä. Tulevaisuuteen suuntautuva Zwicky Transient Facility (joka on iPTF: n Palomar-observatorion seuraaja) suorittaa entistä useampia ja laajempia taivaan tutkimuksia toivoen havaitsevan enemmän näitä harvinaisia tapahtumia.
Nämä tutkimukset, koordinoituna GROWTH-verkostojen seurantatoimien kanssa, antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia kuinka pienikokoiset binaarijärjestelmät kehittyvät. Tämä johtaa parempaan ymmärtämiseen, ei vain siitä, kuinka nämä esineet ovat vuorovaikutuksessa, mutta tarjoaa enemmän käsitystä siitä, kuinka painovoima-aallot ja tietyt mustat aukot muodostuvat.
