Астрономи су веровали да су све суперновее типа 1а у суштини исте светлине. Ово је проблем јер се ове врсте супернова користе као стандардне свеће за одређивање удаљености широм Универзума. Ове супернове су у последње време коришћене за израчунавање мистериозне силе зване тамна енергија која изгледа да убрзава ширење Универзума.
Група научника повезана са истраживањем наслеђа СуперНова (СНЛС) пронашла је запањујуће доказе да постоји више врста супернове типа Иа, класе експлодирајућих звезда која се до сада у свим важним аспектима сматрала уједначеним. Супернова СНЛС-03Д3бб је више него двоструко светлија од већине супернова типа Иа, али има много мање кинетичке енергије и чини се да је поново упола тако масивна као типична тип Иа.
Водећи аутори извјештаја, који се појављују у часопису Натуре за 21. септембар, укључују Андрев Ховелл, раније одсјек за физику у Националној лабораторији Лавренце Беркелеи, а сада Универзитет у Торонту, и Петер Нугент, астрофизичар из Беркелеи Лаб'с Цомпутатионал Ресеарцх Дивизија. Остали водећи аутори су Марк Сулливан са Универзитета у Торонту и Рицхард Еллис са Калифорнијског технолошког института. Ови и многи други аутори природословног рада чланови су пројекта Козмологија Супернова са седиштем у Беркелеи Лаб.
Пошто су готово све супернове ове врсте Иа до сада пронађене не само изванредно светле, већ и изузетно једнолике у својој светлини, оне се сматрају најбољим астрономским „стандардним свећама“ за мерење на космолошким растојањима. 1998. године, након посматрања многих удаљених супернова типа Иа, пројекат космологије Супернове и ривалски Хигх-З тим за претрагу супернове објавили су своје откриће да се ширење свемира убрзава - налаз који ће се ускоро приписати непознатом, нечему што се зове тамно енергија која испуњава свемир и противи се узајамном гравитационом привлачењу материје.
"Сматра се да су супернове типа Иа поуздани показатељи растојања јер имају стандардну количину горива - угљеник и кисеоник у белој патуљастој звезди - и имају једноличан окидач", каже Нугент. „Предвиђа се да ће експлодирати када се маса белог патуљка приближи маси Цхандрасекхар, што је око 1,4 пута веће од масе нашег сунца. Чињеница да је СНЛС-03Д3бб много више од те врсте отвара Пандорину кутију. "
Зашто је већина Иа супернова исто
Класификација врста супернова се заснива на њиховим спектрима. Спектери типа Иа немају водоничне линије, али имају линије апсорпције силицијума, траг хемије хемијских експлозија. Сматра се да бели патуљасти потомци супернова типа Типе Иа, обично око две трећине масе сунца, акумулирају додатну масу из бинарног пратилаца док се не приближе граници Цхандрасекхар. Повећавајући притисак узрокује да се угљеник и кисеоник у центру звезде стапају, стварајући елементе до никла на периодичној табели; енергија ослобођена овим процесом разбија звезду у комаде у титанској термонуклеарној експлозији.
Примјећене су неке варијације код супернова типа Иа, али су оне углавном помирљиве. Светлијој врсти Иа треба дуже да се достигне максимална светлина и дуже смањује. Када се временске скале појединих светлосних кривина истежу како би одговарале норми, а светлина се скалира у складу са растезањем, светлосне криве типа Иа одговарају.
Разлике у осветљености могу бити последица различитих односа угљеника и кисеоника у потомцима, што резултира различитим количинама никла у експлозији. Радиоактивно распадање никла у кобалт, а затим гвожђе покреће оптичке и близу инфрацрвене светлосне криве супернове типа Иа. Разлике у привидној светлини могу такође бити производи асиметрије; експлозија посматрана из једног угла може бити мало замрачена него из другог.
Ниједна од ових могућих разлика није довољна да објасни екстремну светлину супернове СНЛС-03Д3бб - која је превише светла да би се његова „кривина светлости“ крила. Штавише, у већини светлијих супернова, материја избачена експлозијом путује већом брзином; то јест, ове експлозије имају више кинетичке енергије. Али избацивање СНЛС-03Д3бб било је необично споро.
"Анди Ховелл је саставио два и два и схватио да СНЛС-03Д3бб мора имати супер-Цхандрасекхар масу", каже Нугент.
Маса доказа
Један траг били су елементи потребни за постизање додатне светлине. "Сва снага у типу Иа долази од сагоревања угљеника и кисеоника до тежих елемената, пре свега никла 56", каже Нугент. „Тип Иа нормалне светлине чини око 60 процената соларне масе никла 56, а остали су други елементи. Али СНЛС-03Д3бб је више него двоструко светлији од нормалног; мора имати више него двоструко више никла 56. Једини начин да се то постигне је поријеклом који је 50 процената масивнији од масе Цхандрасекхар. "
Други фактор је спорост избацивања СНЛС-03Д3бб која је откривена у померању елементарних линија у њеном спектру. Брзина избацивања супернове зависи од кинетичке енергије која се ослобађа у експлозији, а то је разлика између енергије која се ослобађа у термо-нуклеарном сагоревању умрежене енергије која делује да држи звезду заједно, у функцији масе звезде. Што је звезда масивнија, избацивање је спорије.
Али како би потомник угљеник-кисеоник могао икада да сакупи масу већу од Цхандрасекхарјеве границе без експлозије? Могуће је да би се звезда која се брзо врти могла бити масивнија. Такође је могуће да се два бела патуљака, са комбинованом масом која прелази границу Цхандрасекхар, могу сударати и експлодирати.
Нугент каже: „Један траг дошао је од нашег коаутора Марка Саливана, који је у СНЛС подацима већ пронашао две различите стопе за производњу супернове типа Иа. Они се могу грубо разбити на оне које потичу из младих галаксија које стварају звезду и оне из старих, мртвих галаксија. Дакле, постоји показатељ да могу постојати две популације типа И, са две врсте потомака и две различите стазе до експлозије. "
У старим, мртвим галаксијама чак су и највеће звезде мале, објашњава Нугент. Једине врсте супернова типа Иа, које су могуће у овим галаксијама, вероватно су бинарни систем, тип акредитације масе, тип Цхандрасекхар-масе. Али младе галаксије које формирају звезде производе огромне објекте и могле би да буду богате бинарним патуљком плус белим патуљцима, такозваним системима „двоструке израде“.
"Ако је двоструко дегенерирани модел тачан, такви системи ће увек стварати супер-Цхандрасекхар експлозије у овим врло младим галаксијама," каже Нугент.
Младе галаксије су вероватније да ће се наћи у раном свемиру, а самим тим и на већим удаљеностима. Будући да су удаљене супернове типа Иа кључне за напор за мерење еволуције тамне енергије, постаје важно да се јасно идентификују супернове од типа Иа које не одговарају моделу масе Цхандрасекхар. То је лако учинити са типом Иа необично као СНЛС-03Д3бб, али нису све супер-Цхандрасекхар супернове можда тако очигледне.
„Један од начина за откривање супер-Цхандрасекхар супернова је мерење брзине избацивања и упоређивање са светлином. Други начин је узимање више спектра како се развија крива светлости. Нажалост, узимање спектра је највећи трошак у читавој истрази студије тамне енергије “, каже Нугент. „Дизајнери ових експеримената мораће да пронађу ефикасне начине уклањања супер-Цхандрасекхар супернова из својих узорака.“
Моделирање варијација
Делимично се надао да ће развити брз и поуздан начин идентификације кандидатских супернова типа Иа за космолошка истраживања, који су Нугент и коаутор Рицхард Еллис у почетку пришли Сулливану и другим члановима СНЛС-а, са великом базом података супернова. Радећи у Националном научно-рачунарском центру за истраживање енергије (НЕРСЦ) са седиштем у Беркелеи Лаб-у, Нугент је развио алгоритам који би могао да преузме прегршт фотометријских тачака података почетком еволуције кандидатске супернове, да их позитивно идентификује као тип Иа и тачно предвиди време максималне светлине.
Једна од првих врста И-а која је проучена на овај начин показала се као СНЛС-03Д3бб. "Имао је тако висок однос сигнала и шума с обзиром на црвено померање да смо од почетка требали посумњати да ће постати необична супернова", каже Нугент.
Нугент сматра откриће прве демонстриране супер-Цхандрасекхар супернове узбудљивом перспективом: „Први пут после 1993. године“ - када је развијен однос светлине и светлосне кривуље - „сада имамо снажан смер да тражимо следеће параметар који описује светлост типа Супер Иа. Ова претрага може нас довести до много бољег разумевања њихових потомака и систематичности њиховог коришћења као космолошке сонде. "
Ово разумевање један је од главних циљева Конзорцијума за рачунарску астрофизику, на чијем је челу био Стан Воослеи са Калифорнијског универзитета у Санта Црузу, а подржава га Министарство науке за енергетику кроз програм „Сциенце Дисцовери Тхроугх Адванцед Цомпутинг“ (СциДАЦ), са Нугентом и Јохн Белл из Сектора за рачунарство и НЕРСЦ међу водећим партнерима.
„Цхандрасекхаров модел звјезданог колапса из 1931. године био је елегантан и моћан; освојила му је Нобелову награду, "каже Нугент. „Али то је био једноставан једнодимензионални модел. Само додавањем ротације може се премашити Цхандрасекхар маса, како је и сам препознао. "
Нугент каже да је са дводимензионалним и трећим моделима супернова могуће користити суперкомпјутере, а проучити је и шири спектар могућности природе. „То је циљ нашег СциДАЦ пројекта, набавити најбоље моделе и најбоље податке посматрања и комбиновати их да гурнемо читаву куглу воска. На крају овог пројекта знат ћемо највише што можемо знати о свим врстама супернова типа Иа. "
"Супернова типа Иа из звезде Супер Цхандрасекхар-а, белог патуљка," Д. Андрев Ховелл, Марк Сулливан, Петер Е. Нугент, Рицхард С. Еллис, Алекандер Ј. Цонлеи, Дамиен Ле Боргне, Раимонд Г. Царлберг, Јулиен Гуи, Давид Балам, Степхане Баса, Доминикуе Фоуцхез, Исобел М. Хоок, Ериц И. Хсиао, Јамес Д. Неилл, Реиналд Паин, Катхрин М. Перрет и Цхристопхер Ј. Притцхетт појављују се у издању Натуре и 21. септембра. доступан је претплатницима на мрежи.
Беркелеи Лаб је америчка национална лабораторија која се налази у Беркелеиу у Калифорнији. Она спроводи некласификована научна истраживања и њиме управља Универзитет у Калифорнији. Посетите нашу веб страницу на адреси хттп://ввв.лбл.гов.
Изворни извор: ЛБЛ Невс Релеасе
