Eine Supernova ist ein seltenes und wundersames Ereignis. Da diese intensiven Explosionen nur stattfinden, wenn ein massereicher Stern das letzte Stadium seiner evolutionären Lebensspanne erreicht – wenn er seinen gesamten Brennstoff verbraucht hat und einen Kernkollaps erleidet – oder wenn ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem seinen Gefährten verzehrt, kann Zeuge ist ein Privileg.
Aber vor kurzem beobachtete ein internationales Team von Astronomen etwas, das vielleicht noch seltener ist – ein Supernova-Ereignis, das in zu passieren schien Zeitlupe . Während Supernovae dieser Art (SN Typ Ibn) typischerweise durch einen schnellen Anstieg der maximalen Helligkeit und einen schnellen Rückgang gekennzeichnet sind, brauchte diese spezielle Supernova eine beispiellos lange Zeit, um ihre maximale Helligkeit zu erreichen, und verblasste dann langsam.
Für ihre Studie untersuchte das Forschungsteam – zu dem Mitglieder aus Großbritannien, Polen, Schweden, Nordirland, den Niederlanden und Deutschland gehörten – ein Ereignis vom Typ Ibn, das als OGLE-2014-SN-13 bekannt ist. Es wird angenommen, dass diese Art von Explosionen das Ergebnis von massereichen Sternen sind (die ihre äußere Hülle aus Wasserstoff verloren haben), die einen Kernkollaps erleiden und deren Auswurf mit einer Wolke aus heliumreichem zirkumstellarem Material (CSM) interagiert.
OGLE-2014-SN-131 (blauer Kreis) in einer VLT-Aufnahme (links) und ein NTT-Bild, das keinen sichtbaren Host an der SN-Position zeigt (rechts). Quelle: Karamehmetoglu et al.
Die Studie wurde von Emir Karamehmetoglu von . geleitet Das Oskar-Klein-Zentrum an der Universität Stockholm. Wie er Universe Today per E-Mail sagte:
„Man nimmt an, dass Supernovae vom Typ Ibn die Explosionen sehr massereicher Sterne sind, umgeben von einer dichten Region aus extrem heliumreichem Material. Wir schließen die Existenz dieses Heliums über das Vorhandensein schmaler Helium-Emissionslinien in ihren optischen Spektren. Wir glauben auch, dass es in der unmittelbaren Umgebung des Sterns, wenn überhaupt, sehr wenig Wasserstoff gibt, denn wenn er dort wäre, würde er viel stärker als das Helium in den Spektren erscheinen. Wie Sie sich vorstellen können, ist diese Art von Konfiguration sehr selten, da Wasserstoff das mit Abstand häufigste Element im Universum ist.“
Wie bereits erwähnt, zeichnen sich Supernovae vom Typ Ibn durch einen plötzlichen und dramatischen Anstieg ihrer Helligkeit und dann einen schnellen Rückgang aus. Bei der Beobachtung von OGLE-2014-SN-131 – die sie am 11. November 2014 mit dem Optisches Gravitationslinsen-Experiment (OGLE) bei der Astronomisches Observatorium der Universität Warschau – sie haben etwas ganz anderes erlebt.
'OGLE-2014-SN-131 war anders, weil es fast 50 Tage dauerte, im Vergleich zu den typischeren ~1 Wochen, bis es hell wurde', sagte Karamehmetoglu. „Dann ging es auch relativ langsam zurück. Die Tatsache, dass es um ein Vielfaches länger dauerte als der typische Anstieg der maximalen Helligkeit, was anders ist als jedes andere bisher untersuchte Ibn, macht es zu einem sehr einzigartigen Objekt.“
Das Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), ein Projekt des Astronomischen Observatoriums der Universität Warschau. Bildnachweis: astrouw.edu.pl
Dank der vom OGLE-IV-Transientenerkennungssystem erhaltenen Daten konnten sie OGLE-2014-SN-131 in einer Entfernung von etwa 372 ± 9 Megaparsec (1183,95 bis 1242,66 Millionen Lichtjahre) von der Erde platzieren. Anschließend folgten photometrische Beobachtungen mit dem OGLE-Teleskop am Las Campanas-Observatorium in Chile und den Optischer Gamma-Ray Burst/Nah-Infrarot-Detektor (GROND) an der Der Observatoriumsstuhl .
Das Team erhielt auch spektroskopische Daten mit den ESOs Teleskop der neuen Technologie (NTT) bei La Silla und den Sehr großes Teleskop (VLT) an der Paranal-Observatorium (beide in Chile). Neben einer ungewöhnlich langen Anstiegszeit zeigten die kombinierten Daten auch, dass die Supernova eine ungewöhnlich breite Lichtkurve aufwies. Um all dies zu erklären, hat das Team eine Reihe von Möglichkeiten in Betracht gezogen.
Zunächst betrachteten sie standardmäßige radioaktive Zerfallsmodelle, von denen bekannt ist, dass sie die Lichtkurven der meisten anderen Typ-I- und Typ-II-Supernovae antreiben. Diese konnten jedoch nicht erklären, was sie mit OGLE-2014-SN-131 beobachtet hatten. Als solche begannen sie, exotischere Szenarien in Betracht zu ziehen, darunter die Energiezufuhr von einem jungen, sich schnell drehenden Neutronenstern (auch bekannt als Magnetar) in der Nähe.
Obwohl dieses Modell das Verhalten von OGLE-2014-SN-131 erklären würde, war es insofern eingeschränkt, als noch nicht bekannt ist, welche Umstände erforderlich sind, um einen Magnetar zu aktivieren. Daher haben Karamehmetoglu und sein Team auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass die Explosionen durch Schocks angetrieben werden könnten, die durch die Wechselwirkung von ausgestoßenem Material der Supernova mit dem heliumreichen CSM erzeugt werden.
Supernova 2008D in der Galaxie NGC 2770 (Typ Ib), dargestellt in Röntgen (links) und sichtbarem Licht (rechts). Bildnachweis: NASA/Swift Science Team/Stefan Immler
Dank der Spektraldaten von NTT und VLT wussten sie, dass solches Material um den Stern existierte, und das Modell war daher in der Lage, das beobachtete Verhalten zu reproduzieren. Aus diesem Grund bevorzugen sie dieses Modell gegenüber den anderen, wie Karamehmetoglu erklärte:
„In diesem Szenario ist der Grund, warum sich OGLE-2014-SN-131 von anderen Typ-Ibn-SNe unterscheidet, in der ungewöhnlich massiven Natur seines Vorläufersterns. Ein sehr massereicher Stern mit der 40- bis 60-fachen Masse unserer Sonne, der sich in einer Galaxie mit geringer Metallizität befindet, hat wahrscheinlich zu dieser SN geführt, indem er eine große Menge heliumreicher Materie ausgestoßen hat und dann schließlich als SN explodiert.“
Diese Studie ist nicht nur ein einzigartiges Ereignis, sondern hat auch einige drastische Auswirkungen auf die Astronomie und das Studium von Supernovae. Dank der Entdeckung von OGLE-2014-SN-131 unterliegen alle zukünftigen Modelle, die versuchen zu erklären, wie sich Supernovae vom Typ Ibn bilden, nun eine strenge Einschränkung. Gleichzeitig haben Astronomen nun ein bestehendes Modell zu prüfen, ob und wann sie andere Supernovae mit besonders langen Anstiegszeiten beobachten.
Mit Blick auf die Zukunft erhoffen sich Karamehmetoglu und seine Kollegen genau dies. „In unserem nächsten Versuch werden wir andere, weniger seltene Arten von SN untersuchen, die lange Anstiegszeiten haben und daher wahrscheinlich von sehr massereichen Sternen erzeugt werden“, sagte er. „Wir werden den Vergleichsrahmen nutzen, den wir bei der Untersuchung von OGLE-2014-SN-131 entwickelt haben.“
Wieder einmal hat uns das Universum gelehrt, dass zwei der wichtigsten Aspekte der wissenschaftlichen Forschung die Anpassungsfähigkeit und das Engagement für kontinuierliche Entdeckungen sind. Wenn Dinge nicht mit bestehenden Modellen übereinstimmen, entwickeln Sie neue und testen Sie sie!
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