เครดิตรูปภาพ: LBL
ด้วยการวัดแสงโพลาไรซ์จากดาวระเบิดที่ผิดปกติทีมนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์นานาชาติได้แสดงภาพรายละเอียดแรกของซุปเปอร์โนวา Type Ia และระบบดาวที่โดดเด่นซึ่งมันระเบิด
ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของหอดูดาวยุโรปใต้ในชิลีนักวิจัยระบุว่าซูเปอร์โนวา 2002ic ระเบิดภายในดิสก์ฝุ่นและก๊าซที่มีความหนาแน่นและหนาแน่นเป็นก้อนแบนซึ่งก่อนหน้านี้ถูกปลิวไปจากดาวข้างเคียง งานของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้และสารตั้งต้นอื่น ๆ ของซุปเปอร์โนวาประเภท Ia มีลักษณะคล้ายกับวัตถุที่เรียกว่าเนบิวลาก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่รู้จักกันดีในกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา
ลี่ฟานวังแห่งลอเรนซ์บาร์กลีย์แห่งชาติห้องทดลองทริช Baade แห่งยุโรปใต้หอ (ESO), ปีเตอร์ H? flich และเจเครกล้อของมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน Koji Kawabata แห่งชาติหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งญี่ปุ่นและ Ken'ichi Nomoto แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวรายงานการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Astrophysical Journal Letters ฉบับวันที่ 20 มีนาคม 2547
กำลังหล่อซุปเปอร์โนวาให้พิมพ์
ซูเปอร์โนวามีการติดฉลากตามองค์ประกอบที่มองเห็นได้ในสเปกตรัมของพวกเขา: สเปกตรัมที่ 1 ของฉันขาดสายไฮโดรเจนในขณะที่สเปกตรัมที่สองมีเส้นเหล่านี้ สิ่งที่ทำให้ SN 2002ic ผิดปกติก็คือสเปกตรัมของมันนั้นคล้ายกับซูเปอร์โนวา Type Ia ทั่วไป แต่แสดงให้เห็นถึงสายการปล่อยก๊าซไฮโดรเจนที่แข็งแกร่ง
Type II และซุปเปอร์โนวาอื่น ๆ เกิดขึ้นเมื่อแกนกลางของดาวมวลสูงมากยุบตัวและระเบิดโดยทิ้งไว้ข้างหลังดาวนิวตรอนหนาแน่นมากหรือแม้แต่หลุมดำ อย่างไรก็ตามซุปเปอร์โนวาประเภท Ia นั้นระเบิดด้วยกลไกที่แตกต่างกันมาก
“ ประเภทซูเปอร์โนวา Ia เป็นลูกไฟโลหะ” วังของเบิร์กลีย์แล็บซึ่งเป็นผู้บุกเบิกในด้านซูเปอร์โนวา spectropolarimetry อธิบาย “ Type Ia ไม่มีไฮโดรเจนหรือฮีเลียม แต่มีเหล็กจำนวนมากรวมถึงนิกเกิลกัมมันตภาพรังสีโคบอลต์และไททาเนียมซิลิคอนเล็กน้อยและคาร์บอนและออกซิเจนเล็กน้อย ดังนั้นหนึ่งในบรรพบุรุษของมันจะต้องเป็นดาวฤกษ์เก่าที่วิวัฒนาการมาจากดาวแคระขาวคาร์บอน - ออกซิเจน แต่คาร์บอนและออกซิเจนเช่นเดียวกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไม่เผาไหม้อย่างง่ายดาย ดาวแคระขาวจะระเบิดได้อย่างไร”
แบบจำลอง Type Ia ที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุดสมมติว่าดาวแคระขาวซึ่งมีขนาดเท่ากับโลก แต่บรรจุมวลของดวงอาทิตย์เกือบทั้งหมด - สะสมสสารจากดาวฤกษ์ที่โคจรรอบจนกว่ามันจะถึง 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ดาวแคระขาว superdense ในขณะนี้จุดประกายในการระเบิดแสนสาหัสทางความร้อนทิ้งไว้เบื้องหลังไม่มีอะไรนอกจากละอองดาว
แผนการอื่น ๆ รวมถึงการรวมกันของคนแคระขาวสองคนหรือแม้แต่คนแคระขาวคนเดียว อย่างไรก็ตามถึงสามทศวรรษของการค้นหาจนกระทั่งการค้นพบและการศึกษา spectropolarimetric ที่ตามมาของ SN 2002ic ก็ไม่มีหลักฐานที่แน่นอนสำหรับรูปแบบใด ๆ
ในเดือนพฤศจิกายนปี 2545 Michael Wood-Vasey และเพื่อนร่วมงานของเขาในโรงงาน Supernova ใกล้เคียงกระทรวงพลังงานรายงานการค้นพบ SN 2002ic หลังจากการตรวจพบการระเบิดเกือบหนึ่งพันล้านปีแสงในกาแลคซีนิรนาม กลุ่มดาวราศีมีน
ในเดือนสิงหาคมปี 2003 Mario Hamuy จาก Carnegie Observatories และเพื่อนร่วมงานของเขารายงานว่าแหล่งที่มาของก๊าซที่อุดมด้วยไฮโดรเจนมากมายใน SN 2002ic น่าจะเป็นดาว Asymptotic Giant Branch (AGB) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ในระยะสุดท้ายของ ชีวิตของมันมีมวลดวงอาทิตย์ประมาณสามถึงแปดเท่า - เป็นเพียงดาวฤกษ์ประเภทหนึ่งหลังจากที่มันพัดไฮโดรเจนชั้นนอกฮีเลียมและฝุ่นออกจากดาวแคระขาว
ยิ่งไปกว่านั้นซูเปอร์โนวาที่ขัดแย้งกันเองซึ่งดูเหมือนจะเป็นไฮโดรเจนแบบ Ia ในความเป็นจริงแล้วคล้ายกับซุปเปอร์โนวาที่อุดมด้วยไฮโดรเจนชนิดอื่น ๆ ในทางกลับกันสิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าในขณะที่ซุปเปอร์โนวาประเภท Ia นั้นมีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่ง แต่ก็อาจมีความแตกต่างหลากหลายระหว่างบรรพบุรุษของพวกเขา
เนื่องจากซุปเปอร์โนวาประเภท Ia นั้นมีความคล้ายคลึงและสว่างมาก - สว่างหรือสว่างกว่ากาแลคซีทั้งหมด - พวกมันกลายเป็นเทียนมาตรฐานทางดาราศาสตร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการวัดระยะทางของจักรวาลและการขยายตัวของเอกภพ ในช่วงต้นปี 2541 หลังจากวิเคราะห์การสังเกตการณ์ระยะไกลหลายสิบประเภทซูเปอร์โนวา Ia สมาชิกของโครงการจักรวาลวิทยาซูเปอร์โนวาซูเปอร์โนวาซึ่งตั้งอยู่ที่เบิร์กลีย์แลปพร้อมกับคู่แข่งของพวกเขาในทีมค้นหาซูเปอร์โนวา High-Z ในประเทศออสเตรเลีย การขยายตัวของเอกภพกำลังเร่ง
นักจักรวาลวิทยาระบุว่าในอีกสองในสามของจักรวาลนั้นประกอบด้วยสิ่งลึกลับที่ขนานนามว่า "พลังงานมืด" ซึ่งยืดพื้นที่และผลักดันการขยายตัวที่เร่งตัวขึ้น แต่การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพลังงานมืดจะขึ้นอยู่กับการศึกษาอย่างระมัดระวังของซูเปอร์โนวาประเภท Ia ที่อยู่ไกลกว่ารวมถึงความรู้ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับระบบดาวแบบไหนที่กระตุ้นพวกมัน
โครงสร้างของภาพด้วย spectropolarimetry
spectropolarimetry ของ SN 2002ic ได้ให้ภาพที่ละเอียดที่สุดของระบบ Type Ia โพลาไรซ์วัดทิศทางของคลื่นแสง ตัวอย่างเช่นแว่นตากันแดดโพลารอยด์“ วัด” โพลาไรซ์แนวนอนเมื่อปิดกั้นแสงบางส่วนที่สะท้อนจากพื้นผิวที่เรียบ ในวัตถุเช่นเมฆฝุ่นหรือการระเบิดของดาวฤกษ์แสงไม่ได้สะท้อนจากพื้นผิว แต่กระจัดกระจายจากอนุภาคหรือจากอิเล็กตรอน
หากเมฆฝุ่นหรือการระเบิดทรงกลมและราบเรียบสม่ำเสมอทิศทางทั้งหมดจะถูกนำเสนออย่างเท่าเทียมกันและโพลาไรซ์สุทธินั้นเป็นศูนย์ แต่ถ้าวัตถุนั้นไม่เป็นทรงกลม - รูปร่างเหมือนดิสก์หรือซิการ์เช่น - แสงมากขึ้นจะสั่นในบางทิศทางมากกว่าคนอื่น ๆ
แม้จะมีความไม่สมดุลค่อนข้างเห็นได้ชัด แต่โพลาไรซ์สุทธิก็ไม่ค่อยเกินหนึ่งเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่ท้าทายสำหรับเครื่องมือวัดทางสายตาของ ESO ในการวัด SN 2002ic ที่สลัวแม้กระทั่งการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ทรงพลัง ใช้เวลาหลายชั่วโมงในการสังเกตการณ์สี่คืนที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีคุณภาพสูงและข้อมูลทางสเปกโทรสโกปี
การสังเกตของทีมมาเกือบหนึ่งปีหลังจากตรวจพบ SN 2002ic เป็นครั้งแรก ซูเปอร์โนวาเติบโตมากขึ้น แต่สายการปล่อยก๊าซไฮโดรเจนที่โดดเด่นนั้นสว่างกว่าถึงหกเท่า ด้วยสเปคโทรสโคปนักดาราศาสตร์ยืนยันการสังเกตการณ์ของ Hamuy และผู้ร่วมงานของเขาว่าการดีดออกขยายตัวออกไปด้านนอกจากการระเบิดด้วยความเร็วสูงได้ไหลไปสู่สสารหนาที่อุดมด้วยไฮโดรเจน
อย่างไรก็ตามมีเพียงการศึกษาโพลาไรซ์แบบใหม่เท่านั้นที่สามารถเปิดเผยได้ว่าสสารส่วนใหญ่นั้นมีรูปร่างเหมือนดิสก์บาง การเกิดโพลาไรซ์นั้นน่าจะเกิดจากปฏิกิริยาของการคายประจุความเร็วสูงจากการระเบิดกับฝุ่นละอองและอิเล็กตรอนในสสารที่เคลื่อนที่ช้าลง เนื่องจากวิธีที่สายไฮโดรเจนสว่างขึ้นหลังจากที่ซุปเปอร์โนวาถูกตรวจพบครั้งแรกนักดาราศาสตร์จึงสรุปได้ว่าดิสก์นั้นรวมกลุ่มหนาแน่นและอยู่ในตำแหน่งที่ดีก่อนที่ดาวแคระขาวจะระเบิด
“ ผลลัพธ์ที่น่าตกใจเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าบรรพบุรุษของ SN 2002ic นั้นคล้ายกับวัตถุที่คุ้นเคยกับนักดาราศาสตร์ในทางช้างเผือกของเราเองนั่นคือเนบิวลาก่อกำเนิดดาวเคราะห์” วังกล่าว เนบิวลาเหล่านี้จำนวนมากเป็นเศษซากของเปลือกนอกชั้นนอกที่ปลิวไปของดาวยักษ์สาขา Asymptotic ดาวดังกล่าวหากหมุนอย่างรวดเร็วให้ทิ้งดิสก์ที่บางและผิดปกติออกไป
เรื่องของเวลา
สำหรับดาวแคระขาวในการรวบรวมวัสดุเพียงพอที่จะไปถึงขีด จำกัด Chandrasekhar ใช้เวลาเป็นล้านปีหรือมากกว่านั้น ในทางตรงกันข้ามดาว AGB สูญเสียสสารจำนวนมากอย่างรวดเร็ว ช่วงโปรโต - โปรเทนเนชันของเนบิวลานั้นไม่คงอยู่นานเพียงไม่กี่ร้อยหรือหลายพันปีก่อนที่สสารจะถูกสลายไป “ มันเป็นหน้าต่างเล็ก ๆ ” หวางพูดไม่นานพอสำหรับแกนกลางที่เหลือ (ตัวมันเองคือดาวแคระขาว) เพื่อเร่งวัสดุที่จะระเบิดอีกครั้ง
ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้มากกว่าที่ดาวแคระขาวในระบบ SN 2002ic จะมีการสะสมสสารนานก่อนเนบิวลาก่อตัว เนื่องจากเฟสดาวเคราะห์มีระยะเวลาเพียงไม่กี่ร้อยปีและสมมติว่าซูเปอร์โนวา Type Ia โดยทั่วไปใช้เวลาล้านปีในการวิวัฒนาการเพียงประมาณหนึ่งในพันของซุปเปอร์โนวาประเภท Ia ทั้งหมดคาดว่าจะมีลักษณะคล้ายกับ SN 2002ic ยังน้อยกว่าที่จะแสดงคุณสมบัติทางสเปกตรัมและโพลารอยด์ที่เฉพาะเจาะจงแม้ว่ามันจะน่าสนใจอย่างยิ่งในการค้นหาซูเปอร์โนวาประเภท Ia อื่น ๆ ที่มีสสารรอบดาว
อย่างไรก็ตาม Dietrich Baade ผู้วิจัยหลักของโครงการโพลาไรซ์ที่ใช้ VLT กล่าวว่า“ มันเป็นข้อสันนิษฐานที่ว่าซุปเปอร์โนวาประเภท Ia ทั้งหมดนั้นเป็นแบบเดียวกันโดยอนุญาตให้มีการอธิบายการสำรวจ SN 2002ic”
ระบบไบนารี่ที่มีลักษณะวงโคจรที่แตกต่างกันและสหายประเภทต่าง ๆ ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ยังสามารถก่อให้เกิดการระเบิดที่คล้ายกันผ่านแบบจำลองการขยายตัว Baade หมายเหตุ“ กรณีแปลก ๆ ที่ดูเหมือนจะเป็นของ SN 2002ic แสดงหลักฐานที่ชัดเจนว่าวัตถุเหล่านี้มีความเหมือนกันมากในขณะที่ความคล้ายคลึงกันอันน่าทึ่งของเส้นโค้งแสงของพวกเขาบ่งบอก”
จากการแสดงการกระจายตัวของก๊าซและฝุ่น spectropolarimetry ได้แสดงให้เห็นว่าทำไมซุปเปอร์โนวาประเภท Ia นั้นมีความคล้ายคลึงกันมากแม้ว่ามวลอายุรัฐวิวัฒนาการและวงโคจรของระบบบรรพบุรุษของพวกมันอาจแตกต่างกันอย่างกว้างขวาง
Berkeley Lab เป็นห้องปฏิบัติการแห่งชาติของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาซึ่งตั้งอยู่ที่ Berkeley รัฐแคลิฟอร์เนีย มันดำเนินการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่ได้จัดประเภทและจัดการโดยมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย เยี่ยมชมเว็บไซต์ของเราที่ http://www.lbl.gov
แหล่งที่มาดั้งเดิม: Berkeley Lab News Release
