Кредитна слика: ЕСО
Нови подаци прикупљени врло великим телескопом Европске јужне опсерваторије (ВЛТ) указују на то да супернове можда неће бити симетричне када експлодирају - њихова светлина се мења у зависности од тога како их гледате. Ако су светлије или тамније, зависно од тога како их гледате, то може проузроковати грешке у прорачуну удаљености. Али ново истраживање указује да они постају симетричнији с временом, тако да астрономи требају само мало причекати прије него што ураде своје прорачуне.
Међународни тим астронома [2] извршио је нова и веома детаљна запажања супернове у далекој галаксији са ЕСО Вери Ларге Телесцопе (ВЛТ) у Опсерваторију Паранал (Чиле). Први пут показују да је одређена врста супернове, изазвана експлозијом „белог патуљка“, густе звезде са масом око Сунца, асиметрична током почетних фаза ширења.
Значај овог запажања је много већи него што се може чинити на први поглед. Ова посебна врста супернове, означена као „Тип Иа“, игра веома важну улогу у тренутним покушајима мапирања Универзума. Дуго се претпостављало да супернове типа Иа имају исту унутарњу светлост, добивши им надимак као "стандардне свеће".
Ако је то случај, разлике у уоченој светлини између појединих супернова ове врсте једноставно одражавају њихове различите удаљености. То и чињеница да је вршна светлост ових супернова заснована на ривалству њихове матичне галаксије, омогућили су да се мере удаљености чак и врло удаљених галаксија. Неке очигледне разлике, које су недавно пронађене, довеле су до открића космичког убрзања.
Међутим, ово прво јасно проматрање асиметрије експлозије у супернови типа Иа значи да ће тачна светлина таквог објекта зависити од угла из којег се види. Како је овај угао непознат за било коју одређену супернову, то очигледно уноси одређену количину несигурности у оваква основна мерења растојања у Универзуму која се морају узети у обзир у будућности.
Срећом, подаци ВЛТ-а такође показују да ако мало причекате - што у посматраним речима омогућује дубљи поглед на ширећу ватрену куглу - онда она постаје сферичнија. Одређивање удаљености супернова које се изводе у овој каснијој фази биће, дакле, тачније.
Експлозије супернове и космичке удаљености
Током догађаја супернове типа Иа, остаци звезда са почетном масом до неколико пута већим од Сунца (такозване „беле патуљасте звезде“) експлодирају, не остављајући ништа иза него брзо шири облак „звјезданих прашина“.
Супернове типа Иа су поприлично сличне једна другој. То им пружа веома корисну улогу као „стандардне свеће“ које се могу користити за мерење космичких растојања. Њихова вршна светлина је супарничка галаксији њихових матичних галаксија, па их стога квалификује као главне космичке мерке.
Астрономи су искористили ову сретну околност да проуче историју ширења нашег Универзума. Недавно су дошли до темељног закључка да се Универзум шири убрзавањем, усп. ЕСО ПР 21/98, децембар 1998. (погледајте и страницу Супернове Аццелератион Пробе).
Експлозија беле патуљасте звезде
У најприхваћенијим моделима супернове типа Иа, бела патуљаста звезда пре експлозије орбитира око звезде као сунчеве супутнице, извршавајући револуцију сваких неколико сати. Због блиске интеракције, пратиоца звезда непрестано губи масу, чији део бели патуљак покупи (у астрономској терминологији: „акредитован“).
Бијели патуљак представља претпосљедњу фазу звијезде соларног типа. Нуклеарни реактор у свом језгру одавно је понестао горива и сада је неактиван. Међутим, у неком тренутку монтажна тежина акумулирајућег материјала ће повећати притисак унутар белог патуљка толико да се нуклеарни пепео тамо запалио и почео да гори у још тежим елементима. Овај процес врло брзо постаје неконтролисан и цела звезда је у драматичном догађају разнешена на комаде. Примећује се изузетно врућа ватрена кугла која често надмашује галаксију домаћина.
Облик експлозије
Иако све супернове типа Иа имају прилично слична својства, никада до сада није било јасно како ће се такав догађај појавити код посматрача који га гледају из различитих праваца. Сва јаја изгледају слично и не разликују се једна од другог када се посматрају из истог угла, али поглед са стране (овални) очигледно је различит од погледа на крају (округли).
И заиста, ако би експлозије супернове типа Иа биле асиметричне, оне би засијале различитом светлошћу у различитим правцима. Проматрања различитих супернова - посматрана под различитим угловима - стога се не могу директно упоредити.
Међутим, не познајући ове углове, астрономи би закључили нетачне удаљености, а прецизност ове фундаменталне методе за одређивање структуре Универзума била би доведена у питање.
Полариметрија у помоћ
Једноставно израчунавање показује да ће се чак и очним орловима ВЛТ интерферометра (ВЛТИ) све супернове на космолошким растојањима појавити као неразрешене тачке светлости; једноставно су предалеко Али постоји још један начин да се утврди угао под којим се посматра одређена супернова: полариметрија је назив трика!
Полариметрија делује на следећи начин: светлост се састоји од електромагнетних таласа (или фотона) који осцилирају у одређеним смеровима (равни). Одбијање или расипање светлости погодује одређеним оријентацијама електричног и магнетног поља у односу на друга. Због тога поларизирајуће сунчане наочаре могу филтрирати одсјај сунчеве светлости који се одбија од језерца.
Када се светлост распршује кроз рашириве остатке супернове, она задржава информације о оријентацији слојева који се распршују. Ако је супернова сферно симетрична, све оријентације ће бити подједнако присутне и просечне, тако да неће бити нето поларизације. Ако, међутим, гасна љуска није округла, на светлу ће се утиснути блага нето поларизација.
"Међутим, чак и за прилично уочљиве асиметрије, поларизација је врло мала и једва прелази ниво од један одсто", каже Диетрицх Бааде, астроном ЕСО-а и члан тима који је обавио опажања. „За њихово мерење потребан је инструмент који је веома осетљив и веома стабилан. “
Мерење слабих и удаљених извора светлости на нивоу мањој од једног процента је значајан посматрачки изазов. „Међутим, ЕСО врло велики телескоп (ВЛТ) нуди прецизност, снагу прикупљања светлости, као и специјализовану инструментну опрему потребну за тако захтевно полариметријско осматрање“, објашњава Диетрицх Бааде. „Али овај пројекат не би био могућ без да ВЛТ ради у сервисном режиму. Заиста је немогуће предвидети када ће супернова експлодирати и морамо бити спремни све време. Само сервисни режим омогућава опажања у кратком року. Пре неколико година била је далековидна и храбра одлука дирекције ЕСО-а да толико стави нагласак на Сервице Моде. А тим компетентним и оданим ЕСО астрономима из Паранала овај је концепт учинио практичним успехом “, додаје.
Астрономи [1] су користили ВЛТ мулти-моде ФОРС1 инструмент за посматрање СН 2001ел, супернове типа Иа која је откривена у септембру 2001. године у галаксији НГЦ 1448, цф. ПР фотографија 24а / 03 на удаљености од 60 милиона светлосних година.
Проматрања добијена отприлике седмицу дана прије него што је ова супернова достигла максималну свјетлину око 2. октобра, открила је поларизацију на нивоима од 0,2-0,3% (ПР Пхото 24б / 03). Близу максималног светла и до две недеље након тога, поларизација је и даље била мерљива. Шест недеља након максимума, поларизација је пала испод детектабилности.
Ово је први пут да је пронађена нормална супернова типа Иа која показује тако јасне доказе о асиметрији.
Гледање дубље у супернову
Одмах након експлозије супернове, већина избачених материја креће се брзином од око 10 000 км / сек. Током овог ширења, најудаљенији слојеви постају прогресивно транспарентнији. С временом се човек може дубље и дубље загледати у супернову.
Поларизација измерена у СН 2001ел стога пружа доказ да су најудаљенији делови супернове (који се први пут виде) значајно асиметрични. Касније, када опажања ВЛТ-а „продиру“ дубље ка срцу супернове, геометрија експлозије је све симетричнија.
Ако се моделира у облику спљоштеног сфероидног облика, измерена поларизација у СН 2001ел подразумева омјер између мањих и главних оси од око 0,9 пре него што се постигне максимална светлина и сферично симетрична геометрија отприлике недељу дана након овог максимума и надаље.
Козмолошке импликације
Један од кључних параметара на којем се базирају процјене растојања типа Иа је оптичка светлина максимално. Измерена асферицност у овом тренутку би унела апсолутну несигурност осветљења (дисперзију) око 10% ако се не уреди корекција за угао гледања (што није познато).
Иако су супернове типа Иа далеко најбоље стандардне свеће за мерење космолошких растојања и, према томе, за истраживање такозване тамне енергије, постоји мала мерна несигурност.
„Асиметрија коју смо измерили у СН 2001ел је довољно велика да објасни велики део ове унутрашње несигурности“, каже Лифан Ванг, вођа тима. „Ако су све супернове типа Иа такве, то би представљало велику дисперзију у мерењима светлине. Можда су још уједначенији него што смо мислили. "
Смањење дисперзије у мерењима светлине могло би се, наравно, постићи и повећањем броја супернова које примећујемо, али с обзиром на то да ова мерења захтевају највећи и најскупљи телескоп на свету, попут ВЛТ-а, ово није најефикаснија метода.
Дакле, ако се уместо тога користи светлост измерена недељу или две након максимума, сферност би се тада вратила и не би било систематских грешака из непознатог угла гледања. Ова незнатна промена у опсервационом поступку, супернове типа Иа могу постати још поузданија космичка мерила.
Теоретске импликације
Садашње откривање поларизованих спектралних карактеристика снажно сугерише да ће се, да би се разумела основна физика, теоријско моделирање догађаја суперновее типа Иа морати обавити у све три димензије са већом тачношћу него што је то тренутно случај. У ствари, расположиви, високо сложени хидродинамички прорачуни до сада нису били у стању да репродукују структуре изложене у СН 2001ел.
Више информација
Резултати представљени у овом саопштењу за штампу описани су у истраживачком раду у „Астрофизичком часопису“ („Спектрополариметрија СН 2001ел у НГЦ 1448: Асферичност нормалне врсте Иа Супернова“, Лифан Ванг и коаутори, Том 591, стр. 1110).
Напомене
[1]: Ово је координирана ЕСО / Лавренце Беркелеи Натионал Лаборатори / Унив. Текас Пресс Релеасе-а. Изјава за штампу ЛБНЛ-а доступна је овде.
[2]: Тим чине Лифан Ванг, Диетрицх Бааде, Петер Хфлицх, Алексеј Хохлов, Ј. Цраиг Вхеелер, Даниел Касен, Петер Е. Нугент, Саул Перлмуттер, Цлаес Франссон и Петер Лундквист.
Изворни извор: ЕСО Невс Релеасе
