אשראי תמונה: LBL
על ידי מדידת אור מקוטב מכוכב מתפוצץ יוצא דופן, צוות בינלאומי של אסטרופיזיקאים ואסטרונומים חישב את התמונה המפורטת הראשונה של סופרנובה מסוג Ia ואת מערכת הכוכבים הייחודית בה היא התפוצצה.
באמצעות הטלסקופ הגדול ביותר של מצפה הכוכבים האירופי בצ'ילה, החוקרים קבעו כי סופרנובה 2002 התפוצצה בתוך דיסק שטוח, צפוף ומגושם של אבק וגז, שנפוצץ בעבר מכוכב לוויה. עבודתם מרמזת כי זה וכמה מבשרי דרך אחרים של סופרנובות מסוג Ia דומים לחפצים המכונים ערפיליות פרוטופלאנריות, הידועות היטב בגלקסיית שביל החלב שלנו.
ליפאן וואנג מלורנס ברקלי המעבדה הלאומית, דיטריך באיידה מהמצפה האירופי הדרומי (ESO), פיטר ה 'פליץ' וג'יי קרייג ווילר מאוניברסיטת טקסס באוסטין, קוג'י קוואטה מהמצפה האסטרונומי הלאומי של יפן וקניצ'י Nomoto מאוניברסיטת טוקיו דיווח על ממצאיו בגיליון 20 במאי 2004 של כתבי העת Astrophysical Journal.
ליהוק supernovae להקליד
סופרנובות מסומנות על פי האלמנטים הנראים בספקטרום שלהם: בספקטרום מסוג I חסרי קווי מימן, בעוד שלספקטרום מסוג II יש קווים אלו. מה שמייחד את SN 2002ic הוא שהספקטרום שלו דומה באופן דומה לסופרנובה טיפוסית מסוג Ia אך מציג קו פליטת מימן חזק.
סוג II וכמה סופרנובות אחרות מתרחשות כאשר ליבותיהם של כוכבים מאסיביים מאוד קורסים ומתפוצצים, ומשאירים אחריהם כוכבי נויטרונים צפופים במיוחד או אפילו חורים שחורים. Supernovae מסוג Ia, לעומת זאת, מתפוצצים על ידי מנגנון שונה מאוד.
"סופרנובה מסוג Ia היא כדור אש מתכתי", מסביר הוואנג של ברקלי מעבדה, חלוץ בתחום הספקטרופוליארמטריה הסופרנובה. "לסוג Ia אין שום מימן או הליום אלא הרבה ברזל, בתוספת ניקל רדיואקטיבי, קובלט וטיטניום, קצת סיליקון, וקצת פחמן וחמצן. כך שאחד מאבותיו בטח הוא כוכב ותיק שהתפתח והשאיר אחריו גמד לבן וחמצן פחמן. אבל פחמן וחמצן, כדלקים גרעיניים, לא נשרפים בקלות. איך גמד לבן יכול להתפוצץ? "
דגמי סוג Ia המקובלים ביותר מניחים כי הגמד הלבן - בערך בגודל כדור הארץ אך אורז את מרבית מסת השמש - מצטבר לחומר מלווה המסתובב עד שהוא מגיע ל -1.4 מסות שמש, המכונות גבול צ'נדרסכר. הגמד הלבן הצפוף עכשיו מתלקח בפיצוץ תרמו-גרעיני אדיר, ולא משאיר אחריו שום דבר מלבד סטרסטוסט.
תוכניות אחרות כוללות מיזוג של שני גמדים לבנים או אפילו גמד לבן בודד שמאחד מחדש את העניין שנשפך מעצמו הצעירה. עם זאת, למרות שלושה עשורים של חיפושים, עד לגילוי המחקרים הספקטרופולרימטריים הבאים של SN 2002ic, לא היו עדויות מוצקות לשום מודל.
בנובמבר 2002 דיווחו מייקל ווד-ווייסי ועמיתיו במפעל הסופרנובה הסמוך לאנרגיה שבסיסה במעבדה ברקלי על גילוי SN 2002ic, זמן קצר לאחר שהתפוצצותו התגלתה במרחק של כמעט מיליארד שנות אור בגלקסיה אנונימית באזור קבוצת מזל דגים.
באוגוסט 2003 דיווחו מריו המוי ממצפה הכוכבים קרנגי וחבריו כי מקור הגז העשיר במימן בשפע ב- SN 2002ic היה ככל הנראה כוכב סניף ענק אסימפטוטי (AGB), כוכב בשלבי הסיום של חייו, פי שלושה עד שמונה ממסת השמש - בדיוק סוג הכוכב שאחרי שהוא פוצץ את שכבותיו החיצוניות של מימן, הליום ואבק, משאיר אחריו גמד לבן.
יתרה מזאת, סופרנובה זו לכאורה סותרת את עצמה - סוג Ia עם מימן - דמתה למעשה לסופרנובות אחרות עשירות מימן שהוגדרו בעבר סוג IIn. זה בתורו הציע שלמרות שהסופרנובות מסוג Ia אכן דומות להפליא, יתכן שיש הבדלים רחבים בין אבותיהם.
מכיוון שסופר-נובות מסוג Ia כל כך דומות ובהירות כל כך - כמו בהירות או בהירות יותר מגלקסיות שלמות - הן הפכו לנרות הסטנדרטיים החשובים ביותר למדידת מרחקים קוסמיים והתפשטות היקום. בתחילת שנת 1998, לאחר שניתחו עשרות תצפיות על סופרנובות מסוג Ia רחוק, הודיעו חברי פרויקט הקוסמולוגיה הסופרנובה של המחלקה לאנרגיה שבסיסה במעבדת ברקלי, יחד עם יריביהם בצוות חיפוש Supernova High-Z שבסיסו באוסטרליה, על התגלית המדהימה כי התפשטות היקום מאיצה.
בהמשך קבעו הקוסמולוגים כי למעלה משני שלישים מהיקום מורכב ממשהו מסתורי המכונה "אנרגיה אפלה", הממתח את החלל ומניע את ההתפשטות המואצת. אולם לימוד נוסף על אנרגיה אפלה יהיה תלוי במחקר מדוקדק של סופרנובות מסוג Ia רחוקות יותר, כולל ידע טוב יותר על סוג מערכות הכוכבים המפעילות אותן.
תמונת מבנה עם ספקטרופולרימטריה
הספקטרופולארימטריה של SN 2002ic סיפקה את התמונה המפורטת ביותר של מערכת סוג Ia עד כה. הפולימטריה מודדת את האוריינטציה של גלי האור; לדוגמה, משקפי שמש פולארויד "מודדים" קיטוב אופקי כאשר הם חוסמים חלק מהאור המוחזר משטחים שטוחים. באובייקט כמו ענן אבק או פיצוץ כוכבים, לעומת זאת, האור אינו משתקף ממשטחים אלא מפוזר מחלקיקים או מאלקטרונים.
אם ענן האבק או הפיצוץ הם כדוריים וחלקים באופן אחיד, כל הכיוונים מיוצגים באופן שווה וקיטוב הרשת הוא אפס. אבל אם האובייקט אינו כדורי - בצורת דיסק או סיגר, למשל - אור יותר יתנדנד לכמה כיוונים מאשר באחרים.
אפילו עבור סימטריות בולטות למדי, קיטוב נטו לעתים רחוקות עולה על אחוז אחד. לפיכך, זה היה אתגר עבור מכשיר הספקטרופולארימטריה של ESO למדוד את SN 2002ic קלוש, אפילו באמצעות הטלסקופ החזק מאוד גדול. נדרשו מספר שעות של תצפית בארבעה לילות שונים כדי להשיג את הנתונים הפולארימטריים והספקטרוסקופיה האיכותיים הנחוצים.
התצפיות של הצוות הגיעו כמעט שנה לאחר שהתגלה לראשונה SN 2002ic. הסופרנובה התחזקה הרבה יותר, ובכל זאת קו פליטת המימן הבולט שלה היה בהיר פי שש. בעזרת הספקטרוסקופיה אישרו האסטרונומים את התבוננותם של חמו ומקורביו, שהאבטה המתפשטת החוצה מהפיצוץ במהירות גבוהה נתקלה בחומר עבה ועשיר במימן.
אולם רק המחקרים הפוליארמטריים החדשים יכלו לגלות שרוב העניין הזה עוצב כדיסק דק. הקיטוב ככל הנראה נבע מאינטראקציה של פליטה מהירה מהפיצוץ עם חלקיקי האבק והאלקטרונים בחומר הסובב לאט יותר. בגלל האופן בו קו המימן התבהר זמן רב לאחר שנצפתה הסופרנובה לראשונה, הסיקו האסטרונומים שהדיסק כולל גושים צפופים והוא היה במקום הרבה לפני שהתפוצץ הגמד הלבן.
"התוצאות המדהימות הללו מצביעות על כך שאב האב של SN 2002ic היה דומה להפליא לחפצים המוכרים לאסטרונומים בדרך החלב שלנו, כלומר ערפיליות פרוטופלאנריות," אומר וואנג. רבים מהערפיליות הללו הם שרידי הפגזים החיצוניים המפוצצים של כוכבי הענף האסימפטוטי. כוכבים כאלה, אם מסתובבים במהירות, משליכים דיסקים דקים ולא סדירים.
עניין של תזמון
עד שגמד לבן אוסף מספיק חומר בכדי להגיע לגבול Chandrasekhar לוקח מיליון שנים לערך. לעומת זאת, כוכב AGB מאבד כמויות גדולות של חומר במהירות יחסית; שלב הערפילית הפרוטפלנטרית הוא חולף, ונמשך רק כמה מאות או אלפי שנים לפני שהחומר המפוצץ מתפוגג. "זה חלון קטן", אומר וואנג, לא מספיק זמן עד שגרעין השאריות (בעצמו ננס לבן) ישלבט מספיק חומר להתפוצץ.
לפיכך, סביר יותר להניח כי בן לוויה גמדי לבן במערכת SN 2002 כבר אסף חומר בקושי הרבה לפני שנוצרה הערפילית. מכיוון שהשלב הפרוטו-פלנטרי נמשך רק כמה מאות שנים, ובהנחה שלסופרנובה מסוג Ia בדרך כלל לוקח מיליון שנים להתפתח, צפויים רק כאלף מכל הסופרנובות מסוג Ia להידמות ל- SN 2002ic. פחותים עדיין יציגו את המאפיינים הספקטראליים והפולארמטריים הספציפיים שלהם, אם כי "מעניין יהיה מאוד לחפש אחר סופרנובות מסוג Ia אחרות עם חומר סביבתי", אומר וואנג.
עם זאת, אומר דיטריך באייד, החוקר הראשי של פרויקט הפולימטריה שהשתמש ב- VLT, "זו ההנחה שכל הסופרנובות מסוג Ia הן בעצם זהות שמאפשרות להסביר את התצפיות של SN 2002ic."
מערכות בינאריות עם מאפיינים מסלולית שונים וסוגים שונים של לוויה בשלבים שונים של התפתחות כוכבית יכולות עדיין לגרום לפיצוצים דומים, דרך מודל ההקרבה. מציין באייד, "המקרה המוזר לכאורה של SN 2002ic מספק עדות חזקה לכך שאובייקטים אלה הם למעשה דומים מאוד, כפי שמרמז הדמיון המהמם של עקומות האור שלהם."
על ידי הצגת התפלגות הגז והאבק, הספקטרופולארימטריה הוכיחה מדוע סופרנובות מסוג Ia דומות כל כך למרות שההמונים, הגילאים, מצבי האבולוציה והמסלול של מערכות קודמות שלהם עשויים להיות שונים כל כך.
המעבדה של ברקלי היא מחלקת ארה"ב המעבדה הלאומית לאנרגיה הממוקמת בברקלי, קליפורניה. היא עורכת מחקר מדעי לא מסווג ומנוהלת על ידי אוניברסיטת קליפורניה. בקר באתר האינטרנט שלנו בכתובת http://www.lbl.gov.
המקור המקורי: פרסום חדשות המעבדה של ברקלי
