Astronómovia prvýkrát zachytili červeného superobra, ktorý explodoval v masívnej supernove

Astronómovia zachytili smrteľné hody červeného supergianta

„Prvýkrát sme videli explodovať hviezdu červeného superobra,“ hovorí výskumník.

Astronómovia po prvýkrát v reálnom čase zobrazili dramatický koniec života červeného supergianta – boli svedkami rýchleho samodeštrukcie a prípadnej smrti masívnej hviezdy pred kolapsom do supernovy typu II.

vedená výskumníkmi Severozápadná univerzita A to Kalifornská univerzita, Berkeley (UC Berkeley), tím pozoroval červeného superobra počas posledných 130 dní, čo spôsobilo jeho smrteľnú explóziu.

Objav popiera predchádzajúce predstavy o tom, ako sa červené supergigantické hviezdy vyvíjajú tesne pred výbuchom. Skoršie pozorovania ukázali, že červený supergiant bol pred smrťou relatívne tichý – neexistovali žiadne dôkazy o prudkých výbuchoch alebo svetelných emisiách. Nové pozorovania však odhalili jasné žiarenie červeného supergianta v poslednom roku pred výbuchom. To naznačuje, že prinajmenšom niektoré z týchto hviezd prejdú významnými zmenami vo svojej vnútornej štruktúre, čo bude mať za následok vyvrhnutie plynu v momente pred kolapsom.
„Toto je prielom v našom chápaní toho, čo robia masívne hviezdy pred smrťou,“ povedala vedúca autorka štúdie Wynn Jacobson-Gallen. „Priama detekcia predsupernovy aktivity v hviezde červeného superobra nebola nikdy predtým pozorovaná u normálnej supernovy typu II. Prvýkrát sme videli explodovať hviezdu červeného superobra.“

Objav bol zverejnený dnes 6. januára 2022 The Astrophysical Journal,

Prezentácia hviezdy červeného obra, ktorá sa premieňa na supernovu typu II od umelca, pričom na svoj umierajúci dych vyžaruje prudký výbuch žiarenia a plynu, než sa zrúti a exploduje. kredit: WM Keck Observatory/Adam Makarenko

Hoci práca bola vykonaná v Northwestern, kde bol Jacobson-Gallen postgraduálnym výskumným pracovníkom Národnej vedeckej nadácie (NSF), odvtedy sa presťahoval na UC Berkeley. Severozápadnými spoluautormi sú Dean Koppijns, Charlie Kilpatrick, Giacomo Terran, Peter Blanchard a Lindsay DeMarchi, všetci členovia Severozápadného centra pre interdisciplinárny a prieskumný výskum v astrofyzike (CIERA).

„Nikdy sme nepotvrdili takúto násilnú činnosť“

Inštitút astronómie Pan-STARRS Havajskej univerzity v Haleakala na Maui prvýkrát detekoval ničivú obrovskú hviezdu v lete 2020 prostredníctvom veľkého množstva svetla vychádzajúceho z červeného superobra. O niekoľko mesiacov neskôr, na jeseň 2020, oblohu osvetlila supernova.

Tím rýchlo zachytil silný záblesk a získal prvé spektrum energetickej explózie nazývanej supernova 2020tlf (SN 2020tlf) pomocou zobrazovacieho spektrometra s nízkym rozlíšením observatória WM Keck na Maunake na Havaji. Údaje ukázali priamy dôkaz hustého cirkumhviezdneho materiálu obklopujúceho hviezdu v čase explózie, pravdepodobne rovnakého plynu, akým pan-hviezdy namaľovali hviezdu červeného superobra, ktorá sa v lete prudko vymrštila.

„Je to ako vidieť tikajúcu časovanú bombu,“ povedala Raffaella Margutti, docentka na CIERA a hlavná autorka článku. „Nikdy sme nepotvrdili takú násilnú aktivitu v umierajúcej hviezde červeného superobra, kde vidíme, ako generuje takú svetelnú emisiu, potom sa zrúti a zhorí až doteraz.“

Tím pokračoval v monitorovaní SN 2020tlf aj po výbuchu. Na základe údajov z Keck Observatory’s Deep Imaging and Multi-Object Spectrograph a Near Infrared Echellet Spectrograph výskumníci určili, že predchodca SN 2020tlf je červený supergiant, ktorý sa nachádza asi 120 miliónov svetelných rokov od Zeme v galaxii NGC 5731 a má 10. krát viac. ťažší ako slnko.

vzdialené možnosti

Margutti a Jacobson-Gallon vykonali väčšinu štúdie počas svojho pôsobenia na Northwestern, pričom Margutti pôsobil ako docent fyziky a astronómie a člen CIERA a Jacobson-Gallon slúžil ako postgraduálny študent v Marguttiho výskumnej skupine. Margutti je teraz docentkou astronómie a astrofyziky na UC Berkeley.

Neoddeliteľnou súčasťou jeho výskumu bol vzdialený prístup Northwestern k ďalekohľadom Keck Observatory. Z univerzitného kampusu Evanston sa môžu astronómovia spojiť s operátorom teleskopu na Havaji a vybrať si, kam umiestniť teleskop. Tým, že astronómovia obídu cestovanie na dlhé vzdialenosti na Havaji, ušetria drahocenný čas pozorovania – často zachytením prechodných udalostí, ako sú supernovy, ktoré môžu rýchlo vzplanúť a potom rýchlo zmiznúť.

„Tento dôležitý objav supernovy červeného superobra je ďalším silným dôkazom dôležitosti investícií Northwestern do prístupu k špičkovým súkromným teleskopickým zariadeniam, vrátane Keck Observatory,“ povedal Vicky Kalogera, Daniel I. Linger Významný univerzitný profesor fyziky a astronómie na Northwestern’s Weinberg College of Arts and Sciences a riaditeľ CIERA. „Teleskop Keck, v súčasnosti najlepší na našej planéte, jedinečne umožňuje vedecký pokrok tohto kalibru, ako to preukázali výskumníci CIERA od začiatku nášho partnerstva v Keck pred niekoľkými rokmi.“

Margutti, Jacobson-Gallon a ich spoluautori z Northwest sú členmi experimentu Young Supernova Experiment, ktorý využíva teleskop Pan-STARRS na zachytenie supernov tesne po výbuchu.

„Najviac som nadšený zo všetkých nových ‚neznámych‘, ktoré tento objav odomkol,“ povedal Jacobson-Gallen. „Detekcia ďalších udalostí, ako je SN 2020tlf, dramaticky ovplyvní to, ako definujeme posledné mesiace hviezdneho vývoja, spojí pozorovateľov a teoretikov, aby vyriešili záhadu, ako masívne hviezdy trávia posledné chvíle svojho života.“

Referencia: „Posledné chvíle. I. Prekurzorové emisie, obálková inflácia a zvýšená strata hmoty pred svetelnou supernovou typu II 2020tlf“ WV Jacobson-Gallen, L. Dessert, DO Jones, R. Margutti, DL Koppijns, G. Dimitridis, RJ Foley, CD Kilpatrick, DJ Matthews, S. Rest, G. Terran, PD Alleo, K. Auchetl, PK Blanchard, DA Coulter, KW Davis, TJL de Boer, L. Demarchi, MR Drout, N. Earl, A. Gagliano , C. Gall, J. Hjorth, ME Huber, AL Ibik, D. Millisavljevic, Y.-C. Pan, A. Rest, R. Ride-Harper, C. Rojas-Bravo, MR Siebert, KW Smith, K. Taggart, S. Tinianont, Q. Wang a Y. Genati, 6. januára 2022, The Astrophysical Journal,
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac3f3a

Štúdiu „Last Moment I: Prekurzorové emisie, obálková inflácia a zvýšený úbytok hmoty pred svetelnou supernovou typu II 2020tlf“ podporili NASA, National Science Foundation, Heising-Simons Foundation, Kanadský inštitút pre pokročilý výskum, Alfred P. Sloan Foundation a Willam Fonden.