Pressmeddelande

Saknad länk funnen: supernovor ger upphov till neutronstjärnor eller svarta hål

10 januari 2024, Skurup

Astronomer har funnit en direkt länk mellan massiva stjärnors explosiva död och bildningen av de mest kompakta och svårförstådda objekten i universum - svarta hål och neutronstjärnor. Med hjälp av Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) och ESO:s New Technology Telescope (NTT) har två forskargrupper observerat följderna av en supernovaexplosion i en närbelägen galax och hittat ledtrådar till det mystiska objekt som blev kvar.

När massiva stjärnor når slutstadierna i sina liv kollapsar de under sin egen gravitation så snabbt att en förödande supernovaexplosion inträffar. Astronomer tror att det som återstår är en ultratät kärna eller rest av stjärnan. Beroende på hur massiv stjärnan var bildas antingen en neutronstjärna eller ett svart hål. Den förra är så tät att en tesked av dess material skulle väga tusen miljarder kilogram på jorden, och från den senare kan ingenting, inte ens ljuset, lämna.

Astronomer har funnit många ledtrådar till denna följd av händelser förr, till exempel i fallet med neutronstjärnan i Krabbnebulosan, resterna av en supernova för tusen år sedan.  Men detta förlopp har aldrig kunnat observeras i realtid, varför direkta bevis för att supernovor efterlämnar kompakta objekt har vilat på lösa grunder. “Med vårt arbete har vi kunnat etablera denna länk” säger Ping Chen vid Weizmann Institute of science i Israel och huvudförfattare till den studie som publiceras i dag i Nature och som presenterades vid American Astronomical Societys den 243:e konferens  i New Orleans, USA.

Forskarnas framgångssaga började i maj 2022 då den sydafrikanske amatörastronomen Berto Monard upptäckte supernovan SN 2022jli i den närbelägna spiralgalaxen NGC 157, belägen på 75 miljoner ljusårs avstånd. Två forskargrupper studerade effekterna av explosionen och fann att den hade unika egenskaper.

Efter explosionen brukar supernovans ljusstyrka avta gradvis med tiden. Men SN 2022jli betedde sig annorlunda: när dess ljusstyrka avtog skedde inte detta i jämn takt utan under variationer med omkring 12 dygns period. “I ljuskurvan från SN 2022jli ser vi upprepade faser med avtagande och tilltagande ljusstyrka” säger Thomas Moore, doktorand vid Queens University i belfast, Nordirland, som ledde en studie som publicerades förra året i Astrophysical Journal. “Det är första gången som cykliska variationer har setts i en supernovas ljuskurva” sammanfattade Moore i sin artikel.

Både Moores och Chens forskargrupper tror att förekomsten av en ytterligare stjärna i SN 2022jli-systemet kan förklara det unika beteendet. Det är inte ovanligt att massiva stjärnor har kompanjoner, och stjärnan som orsakade SN 2022jli var inget undantag. Det som är anmärkningsvärt med systemet är att kompanjonen verkar ha överlevt moderstjärnans explosion och att de två objekten sannolikt fortsatte att kretsa kring varandra.

Datan som samlades in av Moores grupp, som inkluderade observationer med ESO:s NTT i Chiles Atacamaöken, kunde inte svara exakt på hur samverkan sker mellan de två objekten som orsakade variationerna i ljuskurvan. Men Chens grupp hade ytterligare observationer och fann samma regelbundna variationer som Moores grupp. De fann dessutom periodiska rörelser av vätgas och gammastrålning från systemet. Deras observationer var möjliga att göra med tack vare instrument både på jorden och i rymden, inklusive instrumentet X-shooter på ESO:s VLT, också i Chile.

Genom att sammanföra alla indicier kunde de två forskargrupperna dra slutsatsen att kompanjonens vätgasrika atmosfär expanderade när den samverkade med material som kastades ut vid supernovaexplosionen. När det kompakta objektet som bildades vid supernovan passerade genom kompanjonens uppblåsta atmosfär under sin banrörelse samlade den på sig vätgas i en het skiva runt det kompakta objektet. Den periodiska ansamlingen av gas frigjorde stora mängder energi som gav upphov till regelbundna variationer i ljuskurvan.

Även om forskargrupperna inte kunde observera något ljus från det kompakta objektet kunde de dra slutsatsen att vätgasansamlingen bara kunde ske då en neutronstjärna, eller möjligtvis ett svart hål, drog till sig material från kompanjonens uppblåsta atmosfär. “Vår forskning är som att lösa ett pussel genom att samla in all möjlig evidens” säger Chen. “Alla dessa bitar tillsammans ger det korrekta svaret på gåtan”.

Även om förekomsten av ett svart hål eller en neutronstjärna är bekräftad finns det mycket kvar att undersöka i detta märkliga system, till exempel exakt vilken sorts objekt som blev kvar efter supernovaexplosionen och hur dess framtida utveckling ser ut. Nästa generations teleskop som ESO:s Extremely Large Telescope, som förväntas stå klart i slutet av detta årtionde, kan bidra med mer information och ge astronomerna möjlighet att avslöja oanade detaljer i detta unika system.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i två separata artiklar. Forskargruppen under ledning av P. Chen publicerade artikeln “A 12.4 day periodicity in a close binary system after a supernova” (doi: 10.1038/s41586-023-06787-x) i tidskriften Nature.

Detta forskarlag utgörs av P. Chen (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel [Weizmann Institute]), A. ​​Gal-Yam (Weizmann Institute), J. Sollerman (The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University, Sverige [OKC DoA]), S. Schulze (The Oskar Klein Centre, Department of Physics, Stockholm University, Sverige [OKC DoP]), R. S. Post (Post Observatory, Lexington, USA), C. Liu (Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, USA [Northwestern]; Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, USA [CIERA]), E. O. Ofek (Weizmann Institute), K. K. Das (Cahill Center for Astrophysics, California Institute of Technology, USA [Cahill Center]), C. Fremling (Caltech Optical Observatories, California Institute of Technology, USA [COO]; Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology, USA [PMA]), A. Horesh (Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem, Israel), B. Katz (Weizmann Institute), D. Kushnir (Weizmann Institute), M. M. Kasliwal (Cahill Center), S. R. Kulkarni (Cahill Center), D. Liu (South-Western Institute for Astronomy Research, Yunnan University, China [Yunnan]), X. Liu (Yunnan), A. A. Miller (Northwestern; CIERA), K. Rose (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, The University of Sydney, Australia), E. Waxman (Weizmann Institute), S. Yang (OKC DoA; Henan Academy of Sciences, China), Y. Yao (Cahill Center), B. Zackay (Weizmann Institute), E. C. Bellm (DIRAC Institute, Department of Astronomy, University of Washington, USA), R. Dekany (COO), A. J. Drake (PMA), Y. Fang (Yunnan), J. P. U. Fynbo (The Cosmic DAWN Center, Denmark; Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Danmark), S. L. Groom (IPAC, California Institute of Technology, USA [IPAC]), G. Helou (IPAC), I. Irani (Weizmann Institute), T. J. du Laz (PMA), X. Liu (Yunnan), P. A. Mazzali (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK; Max Planck Institute for Astrophysics, Germany), J. D. Neill (PMA), Y.-J. Qin (PMA), R. L. Riddle (COO), A. Sharon (Weizmann Institute), N. L. Strotjohann (Weizmann Institute), A. Wold (IPAC) och L. Yan (COO).

Forskarlaget under ledning av T. Moore publicerade artikeln “SN 2022jli: A Type 1c Supernova with Periodic Modulation of Its Light Curve and an Unusually Long Rise” (doi: 10.3847/2041-8213/acfc25)  i The Astrophysical Journal Letters.

Detta forskarlag utgörs av T. Moore (Astrophysics Research Centre, Queenʼs University Belfast, Storbritannien [Queen’s]), S. J. Smartt (Queen’s; Department of Physics, University of Oxford, Storbritannien [Oxford]), M. Nicholl (Queen’s), S. Srivastav (Queen’s), H. F. Stevance (Oxford; Department of Physics, The University of Auckland, Nya Zeeland), D. B. Jess (Queen’s; Department of Physics and Astronomy, California State University Northridge, USA), S. D. T. Grant (Queen’s), M. D. Fulton (Queen’s), L. Rhodes (Oxford), S. A. Sim (Queen’s), R. Hirai (OzGrav: The Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Australien; School of Physics and Astronomy, Monash University, Australien), P. Podsiadlowski (University of Oxford, Storbritannien), J. P. Anderson (European Southern Observatory, Chile; Millennium Institute of Astrophysics MAS, Chile), C. Ashall (Department of Physics, Virginia Tech, USA), W. Bate (Queen’s), R. Fender (Oxford), C. P. Gutiérrez (Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spanien [IEEC]; Institute of Space Sciences, Campus UAB, Spain [ICE, CSIC]), D. A. Howell (Las Cumbres Observatory, USA [Las Cumbres]; Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), M. E. Huber (Institute for Astronomy, University of Hawai’i, USA [Hawai’i]), C. Inserra (Cardiff Hub for Astrophysics Research and Technology, Cardiff University, Storbritannien), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Danmark), L. A. G. Monard (Kleinkaroo Observatory, Sydafrika), T. E. Müller-Bravo (IEEC; ICE, CSIC), B. J. Shappee (Hawai’i), K. W. Smith (Queen’s), G. Terreran (Las Cumbres), J. Tonry (Hawai’i), M. A. Tucker (Department of Astronomy, The Ohio State University, USA; Department of Physics, The Ohio State University, USA; Center for Cosmology and Astroparticle Physics, The Ohio State University, USA), D. R. Young (Queen’s), A. Aamer (Queen’s; Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham, Storbritannien [IGWA]; School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, Storbritannien [Birmingham]), T.-W. Chen (Graduate Institute of Astronomy, National Central University, Taiwan), F. Ragosta (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italien; Space Science Data Center—ASI, Italien), L. Galbany (IEEC; ICE, CSIC), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Polen), L. Harvey (School of Physics, Trinity College Dublin, The University of Dublin, Irland), P. Hoeflich (Department of Physics, Florida State University, USA), C. McCully (Las Cumbres), M. Newsome (Las Cumbres; UCSB), E. P. Gonzalez (Las Cumbres; UCSB), C. Pellegrino (Las Cumbres; UCSB), P. Ramsden (Birmingham; IGWA), M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), Spanien; School of Sciences, European University Cyprus, Cypern), E. J. Ridley (IGWA; Birmingham), X. Sheng (Queen’s) och J. Weston (Queen’s).

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

Kontakter

Ping Chen
Weizmann Institute of Science
Rehovot, Israel
Tel: +972 8 934 6512
E-post: chen.ping@weizmann.ac.il

Thomas Moore
Queen’s University Belfast
Belfast, Northern Ireland, UK
E-post: tmoore11@qub.ac.uk

Jesper Sollerman
Department of Astronomy, Stockholm University
Stockholm, Sweden
Tel: +46 8 5537 8554
E-post: jesper@astro.su.se

Matt Nicholl
Queen’s University Belfast
Belfast, Northern Ireland, UK
E-post: matt.nicholl@qub.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

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 eso2401 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.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:eso2401sv
Namn:NGC 157, SN2022jli
Typ:Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star
Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Supernova
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:X-shooter
Science data:2024Natur.625..253C

Bilder

En supernova sker i ett dubbelsystem
En supernova sker i ett dubbelsystem
En supernova lämnar efter sig ett kompakt objekt i ett dubbelsystem
En supernova lämnar efter sig ett kompakt objekt i ett dubbelsystem
Ett kompakt objekt och dess kompanjon
Ett kompakt objekt och dess kompanjon

Videor

Supernovor ger upphov till svarta hål eller neutronstjärnor (ESOcast 269 Light)
Supernovor ger upphov till svarta hål eller neutronstjärnor (ESOcast 269 Light)

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

  • First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
  • Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.

As for their duration, cookies can be:

  • Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
  • Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.