High Energy Seminar 03/4/2020 Eva Laplace
Innehållsförteckning:
En spektakulär supernovaexplosion, mer än en miljard gånger ljusare än vår sol, markerade en neutronstjärnas födelse som kretsar sin heta och täta följeslagare. Nu är dessa två täta kvarlevor avsedda att spiral i varandra på ungefär en miljard år, så småningom sammanslagna och ge några av de tyngsta kända elementen i universum.
Explosionen uppstod i en galax liknande vår egen Vintergatan, nästan 920 miljoner ljusår bort. Ett litet teleskop vid Palomar observatorium i Kalifornien upptäckte de första fotona från supernova-namnet "iPTF 14gqr" - bara några timmar efter explosionen, när det var mer än 10 gånger varmare än solens yta. När supernovaens ljusstyrka utvecklades under de närmaste två veckorna, använde ett internationellt team av astronomer uppgifterna för att spåra ursprunget för explosionen till en massiv stjärna med en radie på 500 gånger så mycket som solen.
Men det var inte bara stjärnans gigantiska storlek som gjorde denna upptäckt särskilt anmärkningsvärd. Vad som var ovanligt var att stjärnan också tycktes vara den lättaste av alla kända exploderande jätte stjärnor. Den här massiva stjärnan hade rånats för nästan hela sin massa, kanske av en tät kretsande partner. När den exploderade lämnade den efter sig en nyfödd neutronstjärna som fortsatte att bana sin följeslagare.
Förstå bildandet av binära stjärnsystem där två supertäta stjärnor omlopp varandra har alltid varit ett pussel. Dessa flyktiga supernovaer som ger dessa täta binära stjärnsystem är både sällsynta och svåra att hitta, eftersom de snabbt framträder och försvinner i himlen - ungefär fem gånger snabbare än en typisk supernova.
Denna första observation av en "ultra-strippad" supernova, som mina kollegor och jag beskriver i en ny studie, ger inte bara insikt i bildandet av dessa system utan avslöjar också de sista stegen i livet för dessa unika massiva stjärnor som har varit plundrade av hela sin massa innan de dör.
Lösa en långvarig mysterium
Stjärnor födda med mer än åtta gånger solens massa strömmar snabbt av bränsle och sänker sig till tyngdkraften i slutet av livet - kollapsar i sig själva och exploderar i en supernova. När detta händer är alla stjärnans yttre skikt - några gånger solens massa - utspridda.
När jag började arbeta med min rådgivare bestämde Mansi Kasliwal, som ny kandidatstudent, att jag studerade supernova som snabbt bleknade i ljusstyrka. Mining databasen av händelser som upptäckts av iPTF, kom jag över iPTF 14gqr, en snabbt blekande supernova som upptäcktes mer än ett år tidigare men vars sanna fysiska natur förblev mystisk.
Uppgifterna var förbryllande eftersom våra preliminära modeller föreslog att denna supernova orsakades av en jättestor massiv stjärnas död, men explosionen i sig var ganska ojämn. Det utkastade endast en femtedel av solens massa, medan dess energi endast var en tiondel av en typisk supernova. Var var all sak sak och energi?
Ledtrådarna indikerade att den exploderande stjärnan måste ha avlägsnats från nästan all sin ursprungliga massa före explosionen. Men vad kunde ha stulit så mycket från den här jätte stjärnan? Kanske en osynlig binär följeslagare?
Jag började läsa om sällsynta binära stjärnscenarier, när jag först kom över tanken på "ultra-strippade supernovaer".
Ultra-Stripped Supernovae
När en massiv stjärna har en tät och närliggande binär följeslagare kan kompaniets intensiva gravitationsdrag riva sin intet ont anande granne till nästan hela sin massa innan den exploderar - därmed termen "ultra-strippad".
Den ultra-strippade supernova lämnar en neutronstjärna, ett snabbt snurre, tätt stjärnkropp som innehåller lite mer än massan av solen, som fördjupats i en region som ligger i Los Angeles centrum. Denna neutronstjärna är fångad i en smal omlopp kring sin följeslagare. Kompanionen är möjligen en annan neutronstjärna, eller till och med en vit dvärg eller ett svart hål som bildades av en massiv stjärna som dog flera miljoner år före sin följeslagare.
Sådana binära system har varit ett viktigt område för astrofysisk utredning i flera årtionden. Vi har direkt observerat många sådana system i vår egen galax med optiska och radioteleskop. Den första indirekta detektionen av gravitationella vågor kom från observationer av ett dubbelt neutronstjärnsystem. Mer nyligen upptäcktes den första sammanslagningen av ett dubbelt neutronstjärnsystem både av avancerad LIGO och elektromagnetiska vågor år 2017, vilket ger astronomer en unik insikt i gravitationens verkan och uppkomsten av tunga element i universum.
Ändå har det länge varit ett mysterium hur binära stjärnor bildar sig. Vi vet att neutronstjärnor bildas i supernovaxplosioner. Men för att få binära neutronstjärnor behöver du en binär av två massiva stjärnor att börja. Det kräver emellertid en exakt kraftsvikt för att säkerställa att de binära neutronstjärnorna förblir stabila nog att överleva de två våldsamma explosionerna som skapar systemet.
Flera linjer av indirekta bevis tyder på att de bildas i en mycket sällsynt klass av svaga ultra-strippade supernovaxplosioner. Men dessa svaga explosioner hade hittills undvikit direkt detektering. Detta första observationsbevis för en ultra-strippad supernova öppnar ett tillfälle för att förstå bildandet av strama neutronstjärt binära system.
Skanning av himlen för spädbarnsexplosioner
Vår supernova upptäcktes under den mellanliggande Palomar Transient Factory (iPTF) undersökningen. Den automatiska iPTF-undersökningen använde en stor kamera monterad på ett 1 meter stort teleskop för att ta bilder av himlen varje natt och söka efter "nya stjärnor". En sökprioritering jaktade på spädbarns supernova och identifierade ursprunget.
När en ny stjärna hittas uppmanar undersökningsroboten omedelbart akustiska astronomer i en helt annan tidszon för att följa upp. Denna strategi, tillsammans med ett globalt nätverk av teleskop, tillät oss att fånga flera exploderande stjärnor i aktion och förstå hur de såg ut precis innan de exploderade. Faktum är att hitta en sällsynt ultra-strippad supernova ögonblick efter explosionen var ett lyckosamfall!
Denna enda händelse har gett oss den första insikten om massa och energi som släpptes i sådana explosioner, livscykeln för massiva stjärnor och bildandet av binära stjärnor. Ändå finns det mycket mer att lära av från ett större urval av dessa händelser.
Med Zwicky Transient Facilty - efterträdaren av iPTF som kan skanna skien 10 gånger snabbare - och ett globalt nätverk av teleskop som kallas GROWTH, hoppas vi kunna bevittna fler ultra-strippade explosioner och börjar ett nytt avsnitt i vår förståelse för dessa unika stjärnsystem.
Den här artikeln publicerades ursprungligen på The Conversation av Kishalay De. Läs den ursprungliga artikeln här.
Mysteriet av Wombats 'Cube-Shaped Poop har äntligen lösts
"Bra staket gör bra grannar" är en känsla som wombats har tagit till hjärtat. Dessa furiga lilla pungdjur som är infödda till Australien bygga famously strukturer ur sin poop för att markera deras territorium. Dessa väggar tar speciell kubformad poop att bygga, och wombats har speciella matsmältningssystem för att producera det.
Hur planeter bildar sig runt en binär stjärna
Under lång tid ansåg astronomer att ett binärt stjärnsystem inte kunde vara värd för några planeter. Gravitationsdragen mellan två bollar av intensivt ljus och energi skulle vara alltför mycket för planeter att hantera - de skulle utsättas för en konstig banor, sugas upp av stjärnorna själva för att möta ett f ...
Hur arbetar Ouija styrelser? Forskare pekar på hjärnans förmåga att förutse
I juliutgåvan av "Fenomenology and the Cognitive Sciences" förklarar ett team av forskare att en känsla av byrå och ett prediktivt sinne kombinerar för att göra Ouija-styrelsens svar verkar som om de kommer från paranormala. Till och med skeptiker inser inte att de bidrar till svaren som stavas på brädet.