Pressemeddelelse

Tikkende stjernebombe identificeret

Astronomer finder hovedmistænkt til en type Ia supernova

17. november 2009

Ved at bruge ESO’s Very Large Telescope, som kan tage billeder, der er ligeså skarpe, som hvis de var taget fra rummet, har astronomer lavet den første tidsforkortede film af en temmelig usædvanlig skal udslynget af en ”vampyrstjerne”, som i november 2000 gik i udbrud efter at have opslugt en del af sin ledsagerstjernes stof. Det gjorde det muligt for astronomerne at bestemme afstanden og den egentlige lysstyrke af objektet i udbrud. Det ser ud til, at dette dobbeltstjernesystem er en hovedkandidat til at være en af de længe eftersøgte forløbere til eksploderende stjerner kendt som supernovaer af type Ia, der er kritiske for studier af mørk energi.

”Et af de store problemer i moderne astrofysik, er det faktum, at vi stadig ikke ved præcis hvilke typer af stjernesystemer, der eksploderer som en type Ia supernova”, siger Patrick Woudt fra University of Cape Town, der er hovedforfatter på artiklen, som beskriver resultaterne. ”Da disse supernovaer spiller en afgørende rolle i at vise, at Universets udvidelse i øjeblikket accelerer, skubbet af en mystisk mørk energi, er det lidt pinligt.”

Astronomerne studerede objektet kendt som V445 i stjernebilledet Puppis (Agterskibet) i stor detalje. V445 Puppis er den første og hidtil eneste nova, der ikke viser spor efter brint overhovedet. Den viser for første gang tegn på et udbrud på overfladen af en hvid dværg domineret af helium. ”Det er kritisk, da vi ved, at type Ia supernovaer mangler brint,” siger medforfatter Danny Steeghs fra University of Warwick, Storbritannien, ”og V445 Pup’s ledsagerstjerne passer nydeligt ind i billedet ved også at mangle brint og i stedet hovedsageligt hælder helium over på den hvide dværg.”

I november 2000 gennemgik dette system et novaudbrud, hvor det blev 250 gange mere lysstærkt end før og slyngede en stor mængde stof ud i rummet.

Holdet af astronomer anvendte NACO-instrumentet med adaptiv optik [1] på ESO’s Very Large Telescope (VLT) for at opnå meget skarpe billeder af V445 Puppis over en toårig periode. Billedet viser en bipolar skal, der som udgangspunkt har en meget smal talje med tragtformede bobler på hver side. To knuder kan også ses i begge de fjerneste ender af skallen, som ser ud til at bevæge sig med omkring 30 millioner kilometer i timen. Skallen i sig selv bevæger sig – i modsætning til alle, der tidligere er blevet observeret ved en nova – med omkring 24 millioner kilometer i timen. En tyk skive af støv, som må være blevet dannet ved det seneste udbrud, tilslører de to centrale stjerner.

”De utrolige detaljer vi kan se på så små skalaer – omkring hundrede millibuesekunder, svarende til størrelsen på en 1 euromønt set fra en afstand på omkring 40 kilometer – er kun mulige takket være adaptiv optik teknologien, der er til rådighed på store jordbaserede teleskoper såsom ESO’s VLT,” siger Steeghs.

En supernova er én måde en stjerne kan ende sit liv på, hvor den eksploderer som et storslået festfyrværkeri. Én familie af supernovaer, kaldet type Ia supernovaer, er særlig interessant for kosmologien, da de kan bruges som ”standard lyskilde” til at måle afstande i Universet [2], og derfor kan bruges til at kalibrere den accelererende udvidelse, der er drevet af mørk energi.

Et afgørende kendetegn for type Ia supernovaer er manglen på brint i deres spektrum. Og brint er det mest almindelige grundstof i Universet. Sådanne supernovaer opstår højst sandsynligt i systemer, der består af to stjerner, hvoraf den ene er slutproduktet af en sollignende stjernes liv, også kaldet en hvid dværg [3] . Når sådanne hvide dværge, der opfører sig som stjernevampyrer og suger stof fra deres ledsager, bliver tungere end en bestemt grænse, bliver de ustabile og eksploderer [4].

Opbygningen af stof er ikke en simpel proces. Når den hvide dværg kannibaliserer sit bytte, ophobes der stof på overfladen. Hvis dette lag bliver for tæt, bliver det ustabilt og går i udbrud som en nova. Disse kontrollerede minieksplosioner slynger en del af det ophobede stof tilbage ud i rummet. Det afgørende spørgsmål er således, om den hvide dværg kan formå at tage på i vægt på trods af udbruddet. Med andre ord om noget af stoffet taget fra ledsageren bliver på den hvide dværg, så den i sidste ende vil blive tung nok til at eksplodere som en supernova.

Ved at kombinere NACO-billederne med data fra andre teleskoper [5] har astronomerne bestemt afstanden til systemet – omkring 25.000 lysår fra Solen – og dens egentlige lysstyrke – over 10.000 gange klarere end Solen. Dette betyder, at den hvide dværg i dette system – vampyren – har en stor masse, der er tæt på den fatale grænse og samtidig stadig bliver fodret af sin ledsager i et højt tempo. ”Om V445 Puppis i sidste ende vil eksplodere som en supernova, eller om det aktuelle novaudbrud har forhindret denne udvikling ved at slynge alt for meget stof tilbage ud i rummet, er stadig uklart,” siger Woudt. ”Men vi har her en rimelig god mistænkt til en fremtidig type Ia supernova!”

Noter

[1] Adaptiv optik er en teknik, der gør det muligt for astronomer at optage billeder af et objekt uden den udtværende effekt fra atmosfæren. Læs om adaptiv optik hos ESO: http://www.eso.org/public/astronomy/technology/adaptive_optics.html
[2] Se f.eks. http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html
[3] Hvide dværge repræsenterer det udviklingsmæssige slutprodukt af stjerner, der starter med masser på op til nogle få gange Solens masse. En hvid dværg er den udbrændte stjernes kerne, der efterlades, når en stjerne som Solen udkaster sine ydre lag hen imod slutningen af sit aktive liv. Den består hovedsageligt af kulstof og ilt. Denne proces fører normalt også til dannelsen af en omgivende planetarisk tåge.
[4] Denne Chandrasekhar-grænse, som er opkaldt efter den indiske fysiker Subrahmanyan Chandrasekhar, er næsten 1,4 gange Solens masse. Når en hvid dværgs masse når over denne grænse, enten ved at suge stof fra sin ledsagerstjerne eller ved at smelte sammen med en anden hvid dværg, vil den blive til en termonuklear bombe, der brænder kul og ilt eksplosivt.
[5] Holdet brugte også SOFI-instrumentet på ESO’s New Technology Telescope, IMACS-spektrografen på 6,5 meter Magellan Baade teleskopet og Infrared Survey Facility og SIRIUS-kameraet på Sutherland stationen på South African Astronomical Observatory.

Mere information

Denne forskning blev præsenteret i en artikel offentliggjort i 20. november 2009 nummeret af Astrophysical Journal, vol. 706, p. 738 (“The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis”, by P. A. Woudt et al.).

Holdet er sammensat af P. A. Woudt og B. Warner (University of Cape Town, Sydafrika), D. Steeghs og T. R. Marsh (University of Warwick, England), M. Karovska og G. H. A. Roelofs (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA, USA), P. J. Groot og G. Nelemans (Radboud University Nijmegen, Holland), T. Nagayama (Kyoto University, Japan), D. P. Smits (University of South Africa, Sydafrika) og T. O’Brien (University of Manchester, England).

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 14 medlemslande: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. Flere lande har udtrykt interesse i medlemskab. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for astronomi for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 42 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”..

Links

• Videnskabelig artikel: http://arxiv.org/abs/0910.1069

Kontakter

Patrick Woudt
University of Cape Town
Cape Town, South Africa
Tel: +27 21 650 5830
E-mail: Patrick.Woudt@uct.ac.za

Danny Steeghs
University of Warwick
Warwick, UK
Tel: +44 (0)2476 573873
Mobil: +44 (0)78 45555979
E-mail: D.T.H.Steeghs@warwick.ac.uk

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso0943 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.