Neparastā supernova SN 2007bi
Publicēts: 4.12.2009
Automatizētais teleskops reģistrēja neparasti spožu un ilgu supernovu. Iespējams, ka šis notikums bija kādas Visuma senākās zvaigznes dzīves noslēgums. Spožā supernova tika novērota kādā pundurgalaktikā.
SN 2007bi tika atklāta 2007 gada sākumā ASV Enerģētikas departamenta paspārnē esošās Laurensa Berklijas Nacionālās laboratorijas projekta SNfactory ietvaros. Supernovas spektrs bija ārkārtīgi neparasts. Kalifornijas universitātes astronomi veica atkārtotus pētījumus, lai iegūtu vēl detalizētāku spektru. Aptuveni pusotra gada laikā pēc supernovas atklāšanas Berklijas zinātnieki sadarbojās daudzām institūcijām, lai savāktu pēc iespējas vairāk datus, kamēr supernova pamazām apdzisa.
Datu analīzes rezultāti liecināja, ka supernovas zvaigzne varēja būt milzenis, kuras masa pārsniedza Saules masu aptuveni 200 reizes. Tieši tādas varēja būt Visuma pirmās zvaigznes.
"Tā kā kodola masa vien bija aptuveni 100 Sauļu masas kopā, varēja iestāties hipotētiskais fenomens, kas tiek dēvēts par pāru nestabilitāti," teica astrofiziķis Pīters Nagents. "Zvaigznes iekšienē milzīgā karstumā gamma starojuma ietekmē radās elektronu un pozitronu pāri. Spiediens, kas noturēja kodolu, lai tas nesabruktu, samazinājās."
"SN 2007bi bija īpaši masīvas zvaigznes sprādziens," pastāstīja astronomijas profesors Alekss Fiļipenko no Kalifornijas universitātes. "Tā vietā, lai pārvērstos par melno caurumu, kā tas parasti notiek ar masīvām zvaigznēm, tās kodols burtiski tika saplosīts gabalos. Teorētiķi šādu scenāriju jau bija paredzējuši pirms dažām desmitgadēm, bet līdz šim nekas tāds nebija novērots."
SN 2007bi ir pirmā novērotā pāru nestabilitātes supernova.
SN 2007bi tika nofotografēta ar automatizēto plaša lauka Oschin teleskopu, kas uzstādīts Palomāras observatorijā. SNfactory ietvaros to klasificēja kā neparastu supernovu. SNfactory projektā ir atklātas jau vairāk kā 1000 supernovas, lai gan projekta mērķis ir tieši Ia tipa supernovu izpēte, kas tiek uzskatītas par Visuma izplešanās noteikšanas standartiem. SN 2007bi nepieder pie Ia tipa supernovām, jo tā bija vismaz 10 reizes spožāka.
"Termonukleārā noplūde, kas notika SN 2007bi kodolā, atgādina Ia tipa baltā pundura sprādzienu," teica Fiļipenko. "Šeit tikai tas notika daudz lielākos apmēros un ar daudz lielāku jaudu."
"Šis atklājums ir lielisks piemērs kā mēs varam sadarboties zinātnes jomā, izmantojot SNfactory projektu," stāstīja projekta vadītājs Gregs Elderings. "Berklijas laboratorija un Kalifornijas tehnoloģiju institūta astronomijas departaments vienojās sadalīt darbus. Laboratorija pēta visas Ia tipa supernovas, bet Caltech pārējos gadījumus."
Nagents sazinājās ar Caltech speciālistu Gal-Jamu, piedāvājot tam tālāk pētīt šo neparasto supernovu. Vēlāk tika piesaistīts Fiļipenko, kas veica supernovas novērojumus ar 10 metru Keck I teleskopu Mauna Kea kalnā Havaju salās, lai iegūtu supernovas spektru. Projektam pieslēdzās Maksa Planka astrofizikas institūta zinātnieki Vācijā un ieguva supernovas spektru ar Ļoti lielo teleskopu (VLT) Čīlē.
"Keck un VLT teleskopu iegūtajā spektrā bija redzams, ka sprādzienā tika izmests ārkārtīgi liels daudzums matērijas, ieskaitot radioaktīvo niķeli, kurš izraisīja ļoti spožu spīdēšanu," stāstīja Maksa Planka institūta zinātnieks Paolo Mazalī.
Datu apstrādi veica Rolins Tomass no C3, izmantojot NERSC superdatoru Franklins, lai salīdzinātu spektra modeļus ar reālajiem datiem un atrastu visatbilstošāko.
"Kods izmanto simtiem procesoru, lai sistemātiski pārbaudītu daudzu supernovu modeļus un atlasītu vispiemērotāko kandidātu," teica Tomass. Atbilstošais modelis bija nepārprotami pāru nestabilitātes supernova.
"Milzīgās zvaigznes centrālā daļā bija izveidojies skābeklis un tur pastāvēja ļoti liels karstums," skaidroja Fiļipenko. "Tad fotoni ar visaugstāko enerģijas līmeni pārvērtās par elektronu-pozitronu pāriem, samazinot kodolā esošo spiedienu un izraisot tā kolapsu. Attīstījās kodoltermiskās noplūdes sprādziens un radās liels daudzums radioaktīvā niķeļa, kura sabrukšanas rezultātā jonizējās izmestā gāze, un supernova bija redzama ļoti ilgu laiku."
SN 2007bi novērojumi tika veikti visas 555 dienas, kamēr supernova lēnām izdzisa. Tā kā supernovas spektrā netika novērotas nedz ūdeņraža, nedz hēlija joslas, parastajā klasifikācijas shēmā tā varēja iekļauties Ic kategorijā. Tomēr tā bija daudz spožāka nekā tipiska Ic klases supernova. Nagents atcerējās neparasto SN 1999as supernovu, kuras detalizētai izpētei gan netika savākts pietiekami daudz datu, jo tā tika atklāta trīs nedēļas pēc spožuma maksimuma sasniegšanas.
Lai labi izprastu supernovas sprādzienu, ir jāiegūst pēc iespējas vairāk datu par periodu pirms un pēc spožuma maksimuma. Lai arī SN 2007bi tika atklāta vairāk nekā nedēļu pēc maksimuma sasniegšanas, Nagentam izdevās atrast agrākus novērojumus citos debesu izpētes projektos.
"Tas ir zīmīgi, ka pirmais nepārprotamais pāru nestabilitātes supernovas gadījums ir novērots tieši pundurgalaktikā," teica Nagents. "Tās ir ļoti mazas un blāvas galaktikas, kurās ir ļoti maz elementu, kas ir smagāki par ūdeņradi un hēliju. Tās ir kā tādi agrīnā Visuma modeļi."
"Nākotnē mums varētu izdoties atklāt pirmās paaudzes zvaigznes, pateicoties šādiem sprādzieniem kā SN 2007bi, pirms mēs vēl būsim spējīgi ieraudzīt pašas zvaigznes," piebilda Fiļipenko.
Lawrence Berkeley National Laboratory
Komentāri
