Jubiii! Utroligt normal supernova observeret

Når astronomer retter deres store kikkerter ud mod nattehimlen, skulle man tro, at de først og fremmest krydser fingre for at se noget helt usædvanligt.

Det er dog ikke tilfældet i et nyt studie, hvor en gruppe forskere tværtimod begejstret rapporterer om at have set noget helt normalt. De har nemlig observeret den mest almindelige supernovaeksplosion, der findes – bare på et langt tidligere stadie end nogen andre før dem.

Lyset fra en supernovaeksplosion topper typisk efter to uger, men i det nye studie udgivet i Nature Physics har forskerne observeret supernovaen kun tre timer efter eksplosionen.

»Det er helt usædvanligt, at man har kunnet følge en supernovaeksplosion så tidligt i processen, og så er det oven i købet den type supernova, der er mest normal. Det er selvfølgelig mest interessant at lære noget om et fænomen, som er hyppigt og derfor vigtigere at forstå,« siger professor Johan Fynbo fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Han har ikke deltaget i det nye studie, men synes, det er et »meget spændende stykke arbejde.«

\ Læs mere

Forskellige supernovaer gav stof til solsystemet

Stjernens sidste tid er mysterium

Supernovaer er spektakulære astrofysiske eksplosioner, som markerer en massiv stjernes endeligt. Når de topper, kan deres lys i dage eller uger overstråle hele den galakse, de befinder sig i.

Det er dog ikke tilnærmelsesvis tilfældet i begyndelsen af eksplosionen, hvor stjernen altså lyser meget svagt. Indtil videre er det kun lykkedes ganske få gange før at observere begyndelsen af en supernova – og aldrig så tidligt eller på den ’klassiske’ type supernova, type IIP, som i det nye studie.

»Vi ved faktisk ikke, hvad stjerner gør i deres sidste tid, før de eksploderer. Tiden op til eksplosionen er mere eller mindre et mysterium. Vi ved, at kernen til sidst kollapser, fordi stjernen har opbrugt alt sit brændstof, og det vil teoretisk set betyde, at den begynder at gøre skøre ting og ændre størrelse, men vi ved det faktisk ikke rigtig,« siger en af studiets forfattere, astrofysiker Daniel Perley.

Han var indtil for nylig ansat som postdoc på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, men er nu rykket videre til en stilling som astrofysiker på Liverpool John Moores University.

\ Læs mere

Astronomer ser Tycho Brahes supernova

100 år mellem supernovaer i Mælkevejen

Supernovaer er egentlig ikke sjældne, hvis man tænker på universet som helhed; der er bare grænser for, hvor langt væk vi med vores nuværende teknologi kan se. Hvis man kigger på vores egen del af universet, Mælkevejen, er fænomenet desuden knap så hyppigt.

Der går omkring 100 år imellem, at en supernova eksploderer i vores galakse.

»Det ideelle ville selvfølgelig være, hvis vi kunne se, lige idet stjernen eksploderer, men for den stjerne, vi har observeret i vores studie, ville det formentlig slet ikke kunne lade sig gøre at observere den tidligere, end vi har gjort,« forklarer Daniel Perley.

Supernovaen, med det mundrette navn SN 2013fs, befandt sig i den nærliggende galakse NGC 7610, og dens lys nåede Jorden og blev observeret 6. oktober 2013. ‘Nærliggende’ betyder i denne sammenhæng omkring 166 millioner lysår fra Jorden – et lysår er en længdeenhed, der betegner, hvor langt lyset bevæger sig på et år.

\ Læs mere

Supernova-eksplosioner kan forudsiges

»Ind imellem sker der noget virkelig spændende«

For at lave de observationer, forskerne i studiet har gjort, skal man bruge lige dele utroligt avanceret udstyr, tålmodighed og en god portion held. Supernovaen blev spottet gennem projektet ’The Intermediate Palomar Transient Factory’ (iPTF), som er en fuldt automatiseret kortlægning, hvor forskerne kigger på et lille udsnit af himlen igen og igen.

»Typisk kigger man på en større del af himlen, men vi kigger på en lille del og laver gentagne målinger i løbet af natten. For det meste sker der ikke ret meget fra time til time – men ind imellem sker der så til gengæld noget virkelig spændende,« siger Daniel Perley.

Det var en af hans kollegaer, der spottede det unormale udsving i lysspektret og ringede til Daniel Perley, som straks satte himmel og hav i bevægelse for at få flest mulige data ud af det unikke lysshow. Adskillige teleskoper verden over blev rettet mod fænomenet, heriblandt Det Nordiske Optiske Teleskop, som befinder sig på La Palma (en af De Kanariske Øer) og er delvist dansk finansieret.

\ Læs mere

Rygter: LIGO har målt flere tyngdebølger

Vidste ikke, hvad de målte

Daniel Perley og hans kollegaer kunne hurtigt se, at det var stråling – en ekstremt varm lyskilde – fra en supernova, de havde fanget.

»Den ultraviolette stråling brager ud som en chokbølge fra stjernens kerne i et intensivt lysglimt, som ikke varer mere end nogle timer. Vi var ret sikre på, at det var en supernova, vi havde spottet – fordi vi vidste, at den lå tilpas langt væk til at måtte være meget lysstærk, siden vi kunne se den.«

Daniel Perley og hans kollegaer vidste dog ikke præcist, hvad det var, de havde observeret, da de første, rå data tikkede ind, fortæller han.

»Til at starte med går du bare i gang med at måle, alt det du kan komme til. Du ved ikke, hvad du måler på, du ved bare, at du skal rykke hurtigt.«

\ Læs mere

Supernovaeksplosion ‘forurenede’ det spæde solsystem

Stjernen taber sig – hurtigt

Og det var netop, hvad de gjorde. Observationen vidste sig at være tidlig nok, til at forskerne havde mulighed for for første gang nogensinde at spotte materiale rundt om stjernen. De kunne dermed se, at stjernen i det sidste år af sit liv havde afgivet en masse stof, svarende til en tusindedel af Solens masse, og altså ’tabt’ sig, nøjagtig som Daniel Perley og hans kollegaer havde forventet.

»Den lyser alt materialet omkring sig op, så vi kan se, at det virkelig er rigtigt, at den begynder at opføre sig tosset og kaste en masse materiale af sig i den allersidste tid af sit liv. Det har ingen før os gjort,« siger han.

Forskerholdet får også ros for at have rykket hurtigt fra Graham M. Harper, som er astrofysiker ved University of Colorado. Han har ikke deltaget i studiet, men har læst det.

»De hurtige opfølgende observationer gør det muligt for forskerne at studere materialet tæt på den oprindelige stjerne. Tidssekvensen af ​​spektre er imponerende og blev igangsat ganske kort tid efter opdagelsen,« skriver Graham M. Harper i en mail til Videnskab.dk.

\ Læs mere

Supernova observeret gennem ekstremt sjældent kosmisk fænomen

Kraftige linjer afslører masse

Supernovaer opdeles i to hovedkategorier, type I og II, karakteriseret ved henholdsvis mangel på eller forekomst af brintlinjer i stjernens spektrum. Et spektrum viser mængden af ​​energi, der udsendes af objektet på de forskellige bølgelængder af lys.

Det var spektrummets kraftige linjer, der afslørede, at der måtte ligge en masse materiale rundt om stjernen, forklarer Johan Fynbo. Stjernen har i sin sidste tid skudt masse fra sig med hastigheder på op til 360.000 kilometer i timen.

»Lige idet den sprænger i luften, kan man se, at lyset fra den eksploderende stjerne rammer noget stof, der ligger rundt om stjernen. Man kan se, at det er noget, den har sendt ud fra sine yderste lag i den sidste del af sin levetid, fordi det ligger meget tæt på den – i en afstand der svarer til afstanden mellem Solen og Saturn,« forklarer Johan Fynbo.

Man har altid vidst, at stjerner mister masse og skyder materiale fra sig, inden de eksploderer, men ikke at det tab ser ud til at accelerere i stjernens sidste leveår.

»På en astronomisk tidsskala er det uhyre præcist,« tilføjer den danske astrofysiker.

Samme kategori som berømt kæmpestjerne

Den eksploderende stjerne var en rød superkæmpe, en døende kæmpestjerne, med en masse på mellem 10 og 17 gange Solens.

Dværgstjerner som Solen kan leve i milliarder, fordi de ikke bruger så meget masse som de massive kæmpestjerner, som kan udsende energi flere hundrede gange Solens. Han forsker selv i røde kæmpestjerner, som den forskerne har observeret i det nye studie, og har blandt andet udgivet forskning om den berømte stjerne Betelgeuse.

Betelgeuse skulle være eksploderet i 2012 og have givet os jordboere udsigt til en ny sol. Det gjorde den som bekendt ikke, men det sker nok engang – i et tidsspænd mellem i morgen og om en million år. Læs mere om Betelgeuse i artiklen her.

Graham M. Harper bider også mærke i, at det ser ud til, at supernovaen i studiet har smidt store mængder materiale af sig, umiddelbart før den døde. Det er ifølge ham »særligt interessant«, at stjernen i året op til sin død tilsyneladende har kastet tusind gange mere materiale af sig, end Betelgeuse gør pt.

»Et problem, vi har på nuværende tidspunkt, er, at vi ikke har en klar forståelse af, hvordan røde kæmpestjerner taber masse i løbet af deres normale tilstand, eller hvorfor det skulle ændre sig pludseligt før stjernens død,« skriver han til Videnskab.dk.

\ Læs mere

Kæmpestjernen Betelgeuse skrumper

Klogere på Jordens grundstoffer

Supernovaen SN 2013fs er for længst borte og forduftet; forskerne får ikke mere data ud af den nu. Men der ligger alligevel meget arbejde forude med at analysere på de data, som de, takket være en målrettet indsats, nåede at hive ud af den, fortæller Daniel Perley.

»Vi fik gang i en masse teleskoper over hele verden til at observere denne begivenhed, så nu ligger den virkelige opgave i at få lavet detaljerede modeller og fortolkninger af dataene. Vi skal have snakket med endnu flere teoretikere og snakket os frem til, hvad vi præcist ser, og forstå dataene i detaljer.«

Supernovaer spiller en vigtig rolle for dannelse og spredning af grundstoffer i rummet. Hvis man gerne vil forstå, hvor grundstofferne her på Jorden kommer fra, er det supernovaer, man skal blive klogere på. Og inden for en overskuelig fremtid bliver teleskoperne så gode, at det formentlig vil være muligt at lave endnu flere observationer som denne, slutter Johan Fynbo.

»Det her er ikke en revolution, men det er et flot stykke arbejde, som viser, hvad teknologien på nuværende tidspunkt er i stand til. Det peger henimod, hvad vi kommer til at lære mere om i fremtiden.«