Pressmeddelande

Astronomer pekar ut en tickande stjärnbomb

Huvudmisstänkt stjärna kan bli en typ Ia-supernova

17 november 2009

Astronomer har utnyttjat ESO:s jätteteleskop VLT och dess förmåga att fånga bilder som är lika skarpa som om de var tagna från rymden för att göra en unik timelapse-film av en stjärnexplosion. På filmen framträder ett märkligt skal av gas som slungades ut av en "vampyrstjärna" i ett utbrott november 2000 som följde efter att den slukat delar av dess grannstjärnas materia. Med hjälp av bilderna har astronomerna kunnat mäta avståndet till stjärnan och därmed även den egentliga ljusstyrkan hos både stjärnan och utbrottet. Dubbelstjärnan tycks vara toppkandidat till något som astronomer länge efterlyst: föregångarstadiet till de stjärnexplosioner kända som Typ Ia supernovor, som är kritiska för studier av den mörka energin.

Patrick Woudt vid Universitetet i Kapstaden är huvudförfattare till en artikel som rapporterar de nya resultaten.
- Ett av huvudproblemen i den moderna astrofysiken är att vi fortfarande inte vet exakt vilka slags stjärnsystem som exploderar som en Typ Ia-supernova. Med tanke på att dessa supernovor spelar en nyckelroll i att påvisa att universums expansion för närvarande accelererar, påtryckt av en mystisk mörk energi, är detta ganska pinsamt, säger Woudt.

Astronomerna har noggrant studerat ett objekt känt som V445 Pup, som ligger i Akterskeppets stjärnbild. V445 Pup är den första och hittills enda kända nova som inte visat något spår av väte. Novan är det första beviset för ett utbrott på ytan av en vit dvärg som mest består av helium.

- Det här är kritiskt, därför att vi vet att Typ Ia-supernovor saknar väte. Kompanjonstjärnan i V445 Pup passar fint i det här genom att även den sakna väte, och istället dumpar den huvudsakligen heliumgas på den vita dvärgen, tillägger medförfattaren Danny Steeghs vid brittiska University of Warwick.

I november 2000 genomgick systemet ett novautbrott, blev 250 gånger ljusare än innan och kastade en stor mängd materia ut i rymden.

Astronomteamet använde kameran NACO monterad på ESO:s VLT (Very Large Telescope) som tack vare instrumentets adaptivoptik [1] kunde ta mycket skarpa bilder på V445 Pup under två års tid. Bilderna visar ett skal med två avlånga lober och i början även en mycket smal midja. Längst ut syns två knutar som tycks röra sig med en hastighet av 30 miljoner kilometer i timmen. Själva skalet, som inte liknar något som tidigare observerats i en nova, rör sig utåt med en hastighet av 24 miljoner kilometer i timmen. En tjock skiva av stoft och damm, som måste ha skapats i novans senaste utbrott, skymmer de två centrala stjärnorna.

- Den otroliga detaljrikedom som vi kan se på sådana små skalor - ungefär en tiondels bågsekund, vilket motsvarar hur stor ett euro-mynt ser ut från ett avstånd på 40 kilometer - är möjligt endast tack vare adaptivoptiktekniken som finns tillgänglig vid stora markbaserade teleskop såsom ESO:s VLT, säger Steeghs.

En supernova är ett av sätten varvid en stjärna kan avsluta sitt liv, genom att explodera i ett storslaget fyrverkeri. En särskild familj av supernovor som kallas Typ Ia är av stort intresse för kosmologin därför att de kan användas som standardljuskällor för att mäta avstånd i universum [2] och därmed kan användas för att kalibrera den accelererande expansionen som den mörka energin tros ligga bakom.

Ett av kännetecknen hos supernovor av Typ Ia är att väte saknas i deras spektrum. Detta trots att väte är det vanligaste grundämnet i universum. Sådana supernovor uppstår troligen i dubbelstjärnesystem där den ena stjärnan är en vit dvärg [3], slutprodukten för solliknande stjärnors utveckling. När en vit dvärg likt en stjärnvampyr suger materia från sin grannstjärna och så småningom överstiger en viss gränsvikt, blir den instabil och exploderar [4].

Denna process är inte enkel. Medan den vita dvärgen kannibaliserar på sitt byte, samlar sig materia i ett lager på stjärnans yta. Om lagret blir för tätt blir det instabilt och kan drabbas av ett novautbrott. Dessa kontrollerade miniexplosioner kastar ut delar av den insamlade materian tillbaka ut i rymden. Kärnfrågan blir då om den vita dvärgen kan lyckas gå upp i vikt trots utbrottet: om något av materian som tagits från grannstjärnan stannar hos den vita dvärgen kan den så småningom bli tillräckligt tung för att kunna explodera som en supernova.

Genom att kombinera NACO-bilderna med data från flera andra teleskop [5] kunde astronomerna bestämma avståndet till dubbelstjärnan - ungefär 25 000 ljusår från solen - och dess egentliga ljusstyrka - över 10 000 gånger högre än solens. Detta innebär att den vampyrliknande vita dvärgen i det här systemet har en massa som ligger nära det dödliga gränsvärdet. Samtidigt matas den fortfarande i hög takt av dess kompanjon.

- Huruvida V445 Pup så småningom kommer att explodera som en supernova, eller om det nuvarande novautbrottet har blockerat den vägen genom att ha kastat ut för mycket materia i rymden är ännu oklart. Men vi har här en rätt misstänkt kandidat för att bli en Typ Ia supernova i framtiden! säger Woudt.

- Det är en häftig upptäckt, säger Peter Lundqvist, professor i astronomi och supernovaforskare vid Stockholms universitet. - Tidigare han man sett väldigt många Typ Ia-supernovor men aldrig någon med väte. Om en stor del av dem är som den här stjärnan och inte har väte från början så försvinner ett problem som vi har brottats med länge.

Noter

[1] Tekniken adaptivoptik gör det möjligt för astronomer att få bilder fria från atmosfärens utsmetande påverkan. Se ESO:s sida om adaptivoptik (på engelska): http://www.eso.org/public/teles-instr/technology/adaptive_optics.html

[2] Se till exempel http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html (på engelska)

[3] Vita dvärgar är det evolutionära slutstadiet för stjärnor som börjar sina liv med massor på upp till ett par gånger solens. En vit dvärg är den utbrända kärnan som är kvar efter att en stjärna som solen kastat av sina yttre lager mot slutet av sitt aktiva liv, och huvudsakligen består av kol och syre. Processen leder vanligtvis också till att en planetarisk nebulosa bildas runt stjärnan.

[4] Chandrasekhar-gränsen, uppkallad efter den indiske fysikern och nobelpristagaren Subrahmanyan Chandrasekhar, ligger vid nästan 1,4 gånger solens massa. När en vit dvärgs massa överstiger denna gräns omvandlas den till en termonukleär sprängladdning som bränner kol och syre när den exploderar.

[5] Teamet använde även instrumentet SOFI vid ESO:s NTT (New Technology Telescope), spektrografen IMACS vid det 6,5 meters Magellan Baade-teleskopet och Sydafrikanska astronomiska observatoriets Infrared Survey Facility samt kameran SIRIUS, båda vid dess station i Sutherland, Sydafrika.

Mer information

Forskningsresultaten publiceras i en artikel i tidskriften Astrophysical Journal den 20 november 2009 ("The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis", P. A. Woudt et al., ApJ, 706, 73).

Teamet består av P. A. Woudt och B. Warner (University of Cape Town, Sydafrika), D. Steeghs och T. R. Marsh (University of Warwick, Storbritannien), M. Karovska och G. H. A. Roelofs (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA, USA), P. J. Groot och G. Nelemans (Radboud University Nijmegen, Nederländerna), T. Nagayama (Kyoto universitet, Japan), D. P. Smits (University of South Africa, Sydafrika) och T. O'Brien (University of Manchester, Storbritannien).

Länkar

• Forskningsartikel: http://arxiv.org/abs/0910.1069

Kontakter

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

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso0943 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.