eso0943no — Pressemelding

Tikkende stjernebombe identifisert

Astronomer finner hovedmistenkt til type Ia-supernova

17 November 2009

Takket være ESOs Very Large Telescope og dets evne til å ta bilder like skarpe som de man tar fra rommet, har astronomer laget den første "time-lapse"-film av et skall som en "vampyrstjerne" har kastet av seg. Denne stjernen hadde et utbrudd i november 2000, etter å ha fråtset i seg materie fra stjernekompanjongen sin. Observasjonene satte astronomene i stand til å beregne avstanden og den reelle lysstyrken til det aktive objektet. Det ser ut til at dette dobbeltstjernesystemet er en ypperlig kandidat til de ettertraktede forløperne til supernovaer av type Ia. Nettopp disse stjerneeksplosjonene spiller en meget stor rolle for studiet av mørk energi.

"Et av de store problemene i moderne astrofysikk er at vi fortsatt ikke vet helt sikkert hvilke stjernesystemer som eksploderer som type Ia-supernovaer," sier Patrick Woudt fra Universitetet i Cape Town og hovedforfatter av forskningsartikkelen der observasjonene presenteres. "Det er litt flaut, ettersom disse supernovaene spiller en avgjørende rolle for teorien om at universets ekspansjon for tiden akselererer, drevet fram av den mystiske mørke energien."

Astronomene studerte et objekt kalt V445 i stjernebildet Akterstavnen (Puppis på latin). V445 Puppis er den første og hittil eneste nova der en ikke har funnet noen tegn overhodet på hydrogen. Dette er første gang man har observert et utbrudd på overflaten av en hvit dverg som er dominert av helium. "Dette er helt sentralt, fordi vi vet at type Ia-supernovaer mangler hydrogen," sier medforfatter Danny Steeghs fra Universitetet i Warwick i Storbritannia. "Kompanjongen i V445 Puppis passer dessuten fint inn i bildet, siden også den mangler hydrogen og stort sett bare dumper heliumgass over på den hvite dvergen."

I november 2000 hadde dette stjernesystemet et novautbrudd. Lysstyrken ble 250 ganger større enn før, og store mengder gass ble kastet ut i rommet.

Astronomteamet brukte NACO-instrumentet med adaptiv optikk [1] på ESOs Very Large Telescope (VLT) for å skaffe til veie ekstra skarpe bilder av V445 Puppis over en toårsperiode. Bildene avslører et bipolart skall, tynt på midten og med to "vinger" som strekker seg ut på hver side. To såkalte knuter kan også sees ytterst, en på hver side av skallet; disse ser ut til å bevege seg med en hastighet på omtrent 30 millioner kilometer i timen. Dessuten beveger selve skallet seg – noe en aldri før har observert hos en nova – med rundt 24 millioner kilometer i timen. En tykk skive av støv som må ha blitt dannet under det siste utbruddet, skjuler de to stjernene i midten.

"Bildene viser detaljer på utrolig små skalaer – ned mot ca. 0,1 buesekund, som tilsvarer å kunne se et kronestykke på 40 kilometers avstand. Slikt er kun mulig med adaptiv optikk, en teknologi som er tilgjengelig på store bakkebaserte teleskoper som f.eks. ESOs VLT," sier Steeghs.

En supernovaeksplosjon er en av flere mulige måter en stjerne kan ende livet sitt på. En spesiell type supernovaer, kalt type Ia-supernovaer, er av spesiell interesse i kosmologien fordi de kan brukes som "standardlys" i avstandbestemmelser [2]. Dermed kan de også anvendes for å kalibrere universets akselererende utvidelse som den mørke materien står bak.

En klassisk egenskap til supernovaer av type Ia er mangelen på hydrogen i deres spektra. Hydrogen er for øvrig det mest vanlige grunnstoffet i universet. Slike supernovaer oppstår sannsynligvis i systemer med to stjerner, der den ene er en hvit dverg [3], altså sluttstadiet for sollignende stjerner. Når en hvit dverg, som en kosmisk vampyr, suger til seg materie fra en nær kompanjong, kan massen komme over en kritisk grense. I så fall blir den hvite dvergen ustabil og eksploderer [4].

Prosessen er ikke triviell. Stoffet den hvite dvergen får overført fra stjernekompanjongen, hopes opp på overflaten. Hvis dette laget blir for tynt, blir det ustabilt og vi får en novaeksplosjon. Disse kontrollerte minieksplosjonene slynger noe av den oppsamlede materien ut i rommet igjen. Spørsmålet blir da om den hvite dvergen klarer å legge på seg til tross for utbruddene; altså om noe av materien den har sugd til seg fra kompanjongen blir værende på den hvite dvergen, slik at den til slutt blir tung nok til å eksplodere som en supernova.

Ved å kombinere NACO-bildene med data fra flere andre teleskoper [5] kunne astronomene bestemme avstanden til stjernesystemet – om lag 25 000 lysår – og den reelle lysstyrken – over 10 000 ganger sterkere enn Sola. Alt dette impliserer at vampyren, den hvite dvergen, må ha en masse som er nær den kritiske grensen og at den fortsatt får tilført mye stoff fra kompanjongen sin. "Hvorvidt V445 Puppis til slutt kommer til å eksplodere som en supernova, eller om det nylige novautbruddet har umuliggjort den skjebnen ved å slynge ut for mye stoff i rommet, er fortsatt uklart," sier Woudt. "Men vi har her en ganske god kandidat for en framtidig supernova type Ia!"

Fotnoter

[1] Adaptiv optikk er en teknikk som astronomene bruker for å minimere den slørende og bildeforvrengende effekten som jordatmosfæren har på observasjonene. Les mer på ESOs side om adaptiv optikk: www.eso.org/public/astronomy/technology/adaptive_optics.html

[2] Se f.eks. www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html

[3] Hvite dverger representerer det evolusjonsmessige sluttproduktet for stjerner med startmasser opptil noen få solmasser. En hvit dverg er den utbrente kjernen som blir igjen etter at en stjerne som Sola kvitter seg med sine ytre gasslag mot slutten av sitt aktive liv. Den består for det meste av karbon og oksygen. Prosessen fører som regel også til dannelsen av en omliggende planetarisk tåke.

[4] Denne Chandrasekhar-grensen, oppkalt etter den indiske fysikeren Subrahmanyan Chandrasekhar, tilsvarer knappe 1,4 solmasser. Når massen til en hvit dverg kommer over denne grensen – enten ved å suge til seg materie fra en kompanjong eller ved å smelte sammen med en annen hvit dverg – forvandles den til en termonukleær bombe som brenner karbon og oksygen med eksplosiv hastighet.

[5] Teamet brukte også SOFI-instrumentet på ESOs New Technology Telescope, IMACS-spektrografen på det 6,5 meter store Magellan Baade-teleskopet, samt Infrared Survey Facility og SIRIUS-kameraet ved South African Astronomical Observatory i Sutherland i Sør-Afrika.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel ("The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis", av P. A. Woudt et al.) i Astrophysical Journal, vol. 706, side 738, som utkommer 20. november 2009.

Forskerteamet består av P. A. Woudt og B. Warner (University of Cape Town, Sør-Afrika), D. Steeghs og T. R. Marsh (University of Warwick, Storbritannia), M. Karovska og G. H. A. Roelofs (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA, USA), P. J. Groot og G. Nelemans (Radboud University Nijmegen, Nederland), T. Nagayama (Kyoto University, Japan), D. P. Smits (University of South Africa, Sør-Afrika), og T. O’Brien (University of Manchester, Storbritannia).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 14 land: Belgia, Danmark, England, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESO har en ambisiøs dagsorden med fokus på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg, der hovedmålet er å gjøre viktige vitenskapelige oppdagelser. ESO har også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO bygget Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et såkalt ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på 42 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
Mob.: +47 99 59 88 00
E-post: ajaunsen@astro.uio.no

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: j.e.ovaldsen@astro.uio.no

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

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

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso0943 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.
Bookmark and Share

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso0943no
Legacy ID:PR 43/09
Facility:Very Large Telescope
Science data:2009ApJ...706..738W

Bilder

The expanding shell around V445 Puppis
The expanding shell around V445 Puppis
kun på engelsk
Around the nova V445 Puppis annotated
Around the nova V445 Puppis annotated
kun på engelsk
Around the nova V445 Puppis
Around the nova V445 Puppis
kun på engelsk
Shell around V445 Puppis (March 2005)
Shell around V445 Puppis (March 2005)
kun på engelsk
Shell around V445 Puppis (December 2005)
Shell around V445 Puppis (December 2005)
kun på engelsk
Shell around V445 Puppis (October 2006)
Shell around V445 Puppis (October 2006)
kun på engelsk
Shell around V445 Puppis (March 2007)
Shell around V445 Puppis (March 2007)
kun på engelsk

Videoer

The Expanding Shell Around V445 Puppis
The Expanding Shell Around V445 Puppis
kun på engelsk
Artist's impression of vampire star
Artist's impression of vampire star
kun på engelsk

Se også