סופרנובה מוזרה בת 3 שנים מתריסה מההבנה שלנו כיצד כוכבים מתים

סופרנובה

כוכב מאסיבי מגיע לסוף חייו בתפיסת אמן של סופרנובה. (אשראי תמונה: מ. קורנמסר / ESO)



הופעתו של התפוצצות סופרנובה ארוכת שנים מאתגרת את ההבנה הנוכחית של המדען לגבי היווצרות כוכבים ומוות, ונמשכת עבודה להסברת התופעה המוזרה.



כוכבים פי 8 ממסת השמש מסיימים את חייהם בפיצוצים פנטסטיים הנקראים סופרנובות. אלה הן בין התופעות האנרגטיות ביותר ביקום. הבהירות של כוכב גוסס בודד יכולה להתחרות בקצרה ביחס לגלקסיה שלמה. סופרנובות שנוצרות מכוכבים על -מסיביים בדרך כלל עולות במהירות עד לשיא בהירותן ואז דוהות במהלך כ -100 ימים כאשר גל ההלם מאבד אנרגיה.

לעומת זאת, סופרנובה iPTF14hls שניתחה לאחרונה התעמקה והתבהרה במשך יותר משנתיים, על פי הודעת מצפה הכוכבים לאס קומברס בגולטה, קליפורניה, שעקבה אחר האובייקט. פרטים על הגילוי הופיע ב -8 בנובמבר בכתב העת Nature. [ תמונת גל הלם הסופרנובה הראשונה שצולמה על ידי טלסקופ ציד כוכבי הלכת ]

תגלית לא בולטת



Supernova iPTF14hls לא היה ייחודי כאשר זוהה לראשונה על ידי טלסקופ שותף בסן דייגו ב -22 בספטמבר 2014. ספקטרום האור היה דוגמה לספר לימוד של סופרנובה מסוג II-P, כך רואים האסטרונומים מהסוג הנפוץ ביותר, הסופר הראשי איאיר ארקאווי, אסטרונום באוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, סיפרה ל- demokratija.eu. והסופרנובה נראתה כאילו היא כבר דוהה, אמר.

מצפה הכוכבים היה באמצע סקר שיתופי של 7.5 שנים, ולכן ארקבי התמקד באובייקטים מבטיחים יותר. אבל בפברואר 2015, ג'נג צ'ואן וונג, סטודנט שעבד בארקבי באותו החורף, הבחין שהחפץ התבהר בחמשת החודשים האחרונים.

'הוא הראה לי את הנתונים', אמר ארקאבי, 'והוא [שאל],' האם זה נורמלי? ' ואמרתי, 'ממש לא. זה מוזר מאוד. סופרנובות לא עושות את זה ', אמר ארקאבי.



בתחילה, ארקאבי חשב שמדובר בכוכב מקומי בגלקסיה שלנו, שייראה בהיר יותר מכיוון שהוא קרוב יותר, אמר. ידוע שלכוכבים רבים יש גם בהירות משתנה. אבל החתימה הקלה גילתה שהאובייקט אכן נמצא ב גלקסיה קטנה ולא סדירה כ -500 מיליון שנות אור מכדור הארץ.

והחפץ רק נהיה מוזר יותר. לאחר 100 יום, הסופרנובה נראתה רק בת 30 יום. שנתיים לאחר מכן, הספקטרום של הסופרנובה עדיין נראה כפי שהיה נראה אם ​​הפיצוץ היה בן 60 ימים בלבד. הסופרנובה הגיחה לאחרונה מאחורי השמש של כדור הארץ, וארקאבי אמר שהיא עדיין בהירה, לאחר בערך שלוש שנים. אך במאה אחוז משיא בהירותו, נראה שהאובייקט מתפוגג סופית.

'רק שיהיה ברור, אין מודל או תיאוריה קיימים המסבירים את כל התצפיות שיש לנו', אמר ארקאבי. הסופרנובה עלולה לדעוך; הוא עשוי להיות בהיר יותר, או שהוא עלול להיעלם לפתע.



אחת הסיבות לחוסר הוודאות של ארקאבי היא שסופרנובה נראתה באותו מקום בשנת 1954. המשמעות היא שהאירוע שאקאווי צפה בו, יהיה אשר יהיה, הוא למעשה 60 שנה ברציפות. יש סיכוי של 1 עד 5 אחוזים ששני האירועים אינם קשורים זה לזה, אבל זה יהיה מפתיע עוד יותר, אמר ארקבי. אסטרונומים מעולם לא ראו סופרנובה לא קשורה באותו מקום בהפרש של עשרות שנים. 'אנחנו מעבר לחוד החנית של הדגמים,' אמר ארקאבי.

Supernova iPTF14hls מתגמדות לסופרנובות טיפוסיות הן בהירות והן לאורך חיים. והאירוע

Supernova iPTF14hls מתגמדות לסופרנובות טיפוסיות הן בהירות והן לאורך חיים. והתנודות הדרמטיות של האירוע מהוות אתגר מרגש עבור הקהילה האסטרונומית להסביר.(אשראי תמונה: אשראי: ס. וילקינסון/LCO)

מעבר לחוד החנית

'אני לא בטוח, ואני לא חושב שמישהו אחר בטוח בדיוק מה קורה לעזאזל', אמר האסטרופיזיקאי סטנפורד ווסלי, מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, ל- demokratija.eu. 'ובכל זאת זה קרה, ולכן זה דורש הסברים.'

ווסלי אינו קשור למחקר, אך הוא בין התיאורטיקנים הפועלים להבנת האירוע. לדבריו, שתי השערות מראות הבטחה בהסבר שלה.

הראשונה כוללת את המשוואה המפורסמת E = mc2. בעזרת נוסחה זו, אלברט איינשטיין הוכיח כי חומר ואנרגיה ניתנים להחלפה ביסודם. כוכבים בוערים על ידי הפיכת החומר לאנרגיה, מיזוג אלמנטים קלילים יותר כמו מימן והליום ליסודות כבדים יותר, הצטברים בליבת הכוכב וגם משחררים אנרגיה. כאשר כוכב העולה על פי 80 ממסת השמש מגיע לטמפרטורה של מיליארד מעלות צלזיוס (1.8 מיליארד מעלות פרנהייט), שוויון זה בין חומר-אנרגיה מייצר זוגות אלקטרונים ועמיתיהם החלקיקים, פוזיטרונים, אמר ווסלי. התהליך גוזל מכוכב את האנרגיה, ולכן החפץ מתכווץ.

אך כשזה קורה, הטמפרטורה עולה בליבת הכוכב. ב -3 מיליארד C (5.4 מיליארד F), חמצן מתמזג באופן נפץ, נושף כמויות אדירות של חומרים ומאפס את המחזור. תהליך זה חוזר עד שהכוכב מגיע למסה יציבה, הסביר ווסלי. כאשר חזית מעטפת החומר שנפלט פוגעת בקצה העקרוני של מעטפת קודמת, היא משחררת אנרגיה כאור.

הכוכב ממשיך לאחד חמצן ואלמנטים של מסות גדולות יותר, עד לברזל, ואז התגובה לא מצליחה לשחרר מספיק אנרגיה כדי שהכוכב לא יתמוטט על עצמו. בסופו של דבר, כוכב כמו זה שהוליד iPTF14hls מתמוטט לתוך חור שחור בלי עוד פיצוץ, אמר ווסלי.

תמונה זו מתארת ​​התנגשות מדומה בין שתי קליפות של חומר שנפלטו על ידי פיצוצים סופרנובה של אי -יציבות של זוג הפעימה.

תמונה זו מתארת ​​התנגשות מדומה בין שתי קליפות של חומר שנפלטו על ידי פיצוצים סופרנובה של אי -יציבות של זוג הפעימה.(קרדיט תמונה: Ke-Jung Chen/בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה, אוניברסיטת מינסוטה)

תופעה זו, הנקראת סופרנובה של זוג פעימות (PI), יכולה להסביר את הבהירות המתמשכת של iPTF14hls כמו גם את הבהירות המשתנה של האובייקט. הסבר זה יחייב את הכוכב פי 105 ממסת השמש, אמר ווסלי. עם זאת, מודל ה- PPI אינו יכול להסביר את כמות האנרגיה האדירה ש- iPTF14hls שחררה. לפיצוץ הראשון של 2014 הייתה יותר אנרגיה ממה שהדגם צופה לכל הפיצוצים ביחד, אמר ארקבי.

יתרה מכך, תופעה זו טרם אומתה מבחינה תצפיתתית. 'כוכבים בין 80 ל -140 מסות שמש, שעושות דברים כאלה, חייבים להתקיים', אמר ווסלי, 'והם צריכים למות, ולכן, איפשהו, זה חייב לקרות'. אבל אף אחד עדיין לא ראה את זה, אמר.

סופת על מגנטית

הסבר חלופי כולל כוכב פי 20 עד 30 ממסת השמש של כדור הארץ. לאחר סופרנובה מקובלת יותר, כוכב כזה יכול היה להתעבות לסחרור מהיר כוכב ניטרונים , הנקרא מגנטר.

כוכב נויטרונים אורז את המסה של 1.5 שמשות לאובייקט בקוטר שלו בערך כמו ניו יורק. לכוכב נויטרונים המסתובב במהירות של 1,000 פעמים בשנייה תהיה יותר אנרגיה מסופרנובה, על פי ווסלי. היא גם תייצר שדה מגנטי פי 100 טריליון עד ריבוע פי 1 מעוצמת השדה של כדור הארץ. כשהכוכב הסתובב במהלך מספר חודשים, השדה המגנטי המדהים שלו יכול להעביר את אנרגיית הסיבוב של הכוכב לשרידי הסופרנובה שממנה נוצר, ומשחרר אור, הסביר ווסלי.

אמן מתאר מגנטר בצביר הכוכבים ווסטרלונד 1. הקשתות הזוהרות עוקבות אחר האובייקט

אמן מתאר מגנטר בצביר הכוכבים ווסטרלונד 1. הקשתות הזוהרות עוקבות אחר השדה המגנטי העז של האובייקט.(אשראי תמונה: L. Calçada / ESO)

'זה כאילו שיש מגדלור באמצע הסופרנובה,' אמרה וולסי.

אך גם ההסבר המגנטי אינו מושלם. הוא מתקשה להסביר את הירידות והשיאים באור הבהירות של iPTF14hls, והפיזיקה שעומדת מאחורי האופן שבו תופעה כזו עשויה לפעול עדיין לא בטוחה, אמר ווסלי.

כאשר iPTF14hls שופך אנרגיה, Arcavi אמר שהוא מקווה להיות מסוגל לראות עמוק יותר את מבנה האובייקט. אם זה מגנטר, אז הוא מצפה לראות צילומי רנטגן, שהסתירו בעבר על ידי הסופרנובה עצמה, ומתחילים לפרוץ, אמר. 'אולי על ידי שילוב של חוסר יציבות של זוג פעימות עם [מגנטר], אתה יכול להתחיל להסביר את הסופרנובה,' אמר ארקאבי.

להישאר עסוק תוך שמירה

לקיומם של iPTF14hls יש השלכות מרחיקות לכת, אמרו החוקרים. במרחק של 500 מיליון שנות אור, הסופרנובה עדיין קרובה יחסית לכדור הארץ, והיקום כמעט זהה כיום-מבחינת הרכב וארגון-כפי שהיה כאשר אירוע זה התרחש, לדברי ארקאווי. אם האירוע היה סופרנובה PPI, הוא מספר לאסטרונומים שמככבים יותר ממאה מהמסה של השמש - שנחשבת לנפוצה יותר ביקום המוקדם - עדיין מתהווים כיום.

באירוע היה גם הרבה יותר מימן ממה שהחוקרים ציפו לראות. הפיצוץ בשנת 1954 היה צריך להוציא כמעט את כל המימן של הכוכב, אמר ארקאווי. אסטרופיזיקאים יצטרכו לבקר מחדש במודלים שלהם של סופרנובות כדי להבין כיצד זה יכול לקרות, אמר.

לממצא יש השלכות גם לחקר הגלקסיות. 'אנרגיית הכבידה שמחזיקה את הגלקסיה ההיא ביחד היא בערך בסדר גודל של האנרגיה ששוחררה בסופרנובה', אמר ארקאבי. 'אז, כמה כאלה בגלקסיה יכולים למעשה לקשור את כל הגלקסיה.'

Arcavi וצוותו מתכננים להמשיך ולפקח על iPTF14hls למשך שנה עד שנתיים לפחות. וחבילה של טלסקופים ומצפים בינלאומיים תצטרף למאמץ. עמיתים שבדים ב- טלסקופ אופטי נורדי , באיים הקנריים, יעקוב אחר האובייקט כשהוא ממשיך להתעמעם מעבר למה שמערך הטלסקופים של ארקבי יכול לזהות. החללית סוויפט של נאס'א תחפש פליטות רנטגן, בעוד טלסקופ החלל האבל מתוכנן לתאר את המיקום החל מדצמבר, ואחרים יבואו בעקבותיו, אמר ארקאווי.

בינתיים האירוע נשאר בגדר תעלומה.

'זה רק חידה בשמיים,' אמר ווסלי. 'בשביל זה אנחנו חיים, מה שאסטרונומים אוהבים.'

שלח דוא'ל עם האריסון טאסוף לכתובת htasoff@demokratija.eu או עקוב אחריו @harrisontasoff . עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא demokratija.eu .