Supernova 2014J i den närliggande galaxen M82 – mindre än 12 miljoner ljusår bort – exploderade den 14 januari 2014 och var den närmaste “standardljus”-supernovan på minst 42 år. En imponerande uppsättning av samordnade observationer under ledning av Ariel Goobar från Oskar Kleincentret vid Stockholms universitet (Goobar et al . 2014 , The Astrophysical Journal Letters , 784 , L12 ) ger viktiga nya ledtrådar kring ursprunget av dessa explosioner, samt de galaktiska miljöer där de äger rum. Mätningarna gjordes i samarbete med medlemmar av iPTF-kollaborationen (intermediate Palomar Transient Factory), som studerar föränderliga kosmiska fenomen.
Närheten till SN2014J möjliggör noggranna studier av denna viktiga klass av stjärnexplosioner, som kallas Typ Ia supernovor, över ett mycket brett våglängdsintervall. De första mätningarna startades endast timmar efter det härledda explosionsögonblicket.
Goobar och medarbetare använde dessutom bilder av värdgalaxen M82 tagna innan supernovaexplosionen, både från rymdteleskopet Hubble och från Palomars 1.2 meter teleskop, för att söka efter stjärnan som fanns innan explosionen, eller eventuellt tidigare novautbrott. Mätningarna tyder på att supernovan kan ha sitt ursprung i en sammanslagning av kompakta ljussvaga objekt, såsom vita dvärgar dvs den typ av stjärnor (inte mycket större än jorden) som vår sol kommer att utvecklas till när kärnbränslet tar slut.
“Fram till helt nyligen var den ledande modellen för ”standardljus”-supernovor att dessa inträffade när en vit-dvärg suger materia från en stor stjärna i närheten
tills den ackumulerade massan inte längre kan upprätthållas av trycket i stjärnan, vilket leder till en skenande fusionsexplosion. Observationerna av SN2014J är utmanande för denna teoretiska bild”, säger Goobar .
Typ Ia supernovor är bland de bästa verktygen för att mäta kosmologiska avstånd, eftersom de lyser alltid lika starkt.
Dessa “standardljus” används för att kartlägga universums expansionshastighet. År 1998 ledde avståndsmätningar med hjälp av Typ Ia supernovor till ett paradigmskifte inom kosmologi och fundamental fysik: utvidgningen av universum accelererar, i motsats till förväntningarna från den attraktiva naturen av gravitationskraften: en mystisk ny kosmisk komponent åberopades för att förklara fenomenet, “mörk energi “. Upptäckten belönades med 2011 års Nobelpris i fysik.
”Eftersom typ Ia supernovor är mycket sällsynta, det kan gå flera hundra år mellan explosionerna i en galax som vår, har det funnits mycket få möjligheter att studera dessa explosioner i detalj. SN2014J i den närliggande galaxen M82 är ett mycket välkommet undantag”, säger Rahman Amanullah, forskare vid OKC.
En bättre förståelse för fysiken bakom typ Ia supernovor och materialet kring explosionen som skymmer en del av supernovaljuset är avgörande för att ytterligare förfina mätningarna av universums expansionshistoria. Joel Johansson, doktorand vid OKC som spelade en nyckelroll i analysen tillägger
”många supernovor smäller av i miljöer fria från stoft. Så är inte fallet för SN2014J. Detta ger oss ett unikt tillfälle att studera både supernovaljuset och stoftet i siktlinjen på en och samma gång”.
Lärdomarna från observationerna av SN2014J är användbara för analysen av det stora antalet supernovor som forskarna samlat under flera decennier, speciellt förståelsen av de korrektioner som behövs för att göra noggranna avståndsmätningar. Först då kanske vi kan avslöja vad som orsakar den accelererande expansionen.
iPTF-projektet är en vetenskaplig kollaboration mellan följande institutioner: Caltech; Los Alamos National Laboratory; the University of Wisconsin, Milwaukee; the Oskar Klein Centre in Sweden; the Weizmann Institute of Science in Israel; the TANGO Program of the University System of Taiwan; and the Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe in Japan.
Observationerna utfördes med hjälp av ett flertal astronomiska instrument. Förutom teleskopen vid Palomar, data av SN2014J och M82 togs från det nordiska NOT telescope i La Palma, Keckteleskopet, Faulkes Telescope North, Mount Abu 1.2m Infrared telescope, India, 1.93m teleskopet vid Haute-Provence Observatory, Spitzer Space Telescope och Hubble Space Telescope.
Kontakt:
Ariel Goobar (ariel@fysik.su.se)
Rahman Amanullah (rahman@fysik.su.se)
Joel Johansson (joeljo@fysik.su.se)
För att läsa mer:
A close look a the nearest standard candle supernova in several decades
Hubble Space Telescope images of a supernova in nearby galaxy M82
The Dark Energy Problem (video)