אשראי תמונה: ESO
נתונים חדשים שנאספו על ידי הטלסקופ הגדול מאוד של מצפה הכוכבים האירופי (VLT) מצביעים ככל הנראה על כך ש supernovae עשוי להיות לא סימטרי כאשר הם מתפוצצים - הבהירות שלהם משתנה תלוי איך אתה מסתכל עליהם. אם הם בהירים יותר או עמומים יותר תלוי איך אתה מסתכל עליהם, זה יכול לגרום לשגיאות בחישובי המרחק שלך. אולם המחקר החדש מצביע על כך שהם הופכים סימטריים יותר עם הזמן, ולכן אסטרונומים פשוט צריכים לחכות זמן מה לפני שהם מבצעים את החישובים שלהם.
צוות בינלאומי של אסטרונומים [2] ביצע תצפיות חדשות ומפורטות מאוד על סופרנובה בגלקסיה רחוקה עם הטלסקופ ESO Very Large (VLT) במצפה הפרנלי (צ'ילה). הם מראים לראשונה כי סוג מסוים של סופרנובה, הנגרמת מפיצוץ "ננס לבן", כוכב צפוף עם מסה סביב זה של השמש, הוא א-סימטרי במהלך שלבי ההתפשטות הראשוניים.
המשמעות של תצפית זו גדולה בהרבה מכפי שנראה במבט ראשון. סוג סופרנובה מסוים זה, המכונה "סוג Ia", ממלא תפקיד חשוב מאוד בניסיונות הנוכחיים למפות את היקום. זה זמן רב ההנחה כי סופרנובות מסוג Ia כולן בעלות אותה בהירות מהותית, ומזכות בהן כינוי בשם "נרות סטנדרטיים".
אם כן, ההבדלים בבהירות שנצפתה בין סופרנובות אינדיבידואליות מסוג זה פשוט משקפים את מרחקיהם השונים. זה והעובדה שבהירות הבהירות של יריבי סופרנובות אלה של גלקסיית האם שלהם, אפשרה למדוד מרחקים של גלקסיות מרוחקות מאוד אפילו. כמה אי-התאמות לכאורה שנמצאו לאחרונה הובילו לגילוי האצה הקוסמית.
עם זאת, תצפית ניתוק ראשונה זו באסימטריה של פיצוץ בסופרנובה מסוג Ia פירושה שהבהירות המדויקת של אובייקט כזה תהיה תלויה בזווית ממנה הוא נראה. מכיוון שזווית זו אינה ידועה עבור סופרנובה מסוימת, ברור שהיא מכניסה כמות של אי וודאות לסוג זה של מדידות מרחק בסיסיות ביקום שיש לקחת בחשבון בעתיד.
למרבה המזל, נתוני ה- VLT מראים גם שאם אתה ממתין מעט - שבמונחים תצפיתיים מאפשר להסתכל עמוק יותר בכדור האש המתרחב - אז הוא הופך להיות כדורי יותר. קביעות המרחק של סופרנובות המתבצעות בשלב מאוחר יותר לכן יהיו מדויקות יותר.
פיצוצי סופרנובה ומרחקים קוסמיים
במהלך אירועי סופרנובה מסוג Ia, שרידים של כוכבים בעלי מסה ראשונית של עד מספר פעמים מזו של השמש (מה שמכונה "כוכבי הגמד הלבן") מתפוצצים, ולא משאירים מאחור אלא ענן "מתרחש במהירות" של הרחבה.
סופרנובות מסוג Ia דומות ככל הנראה זו לזו. זה נותן להם תפקיד שימושי מאוד כ"נרות סטנדרטיים "שניתן להשתמש בהם למדידת מרחקים קוסמיים. בהירות השיא שלהם מתחרה מזו של גלקסיית האם שלהם, ומכאן שמייעדה אותם כאבני חן קוסמיות עיקריות.
אסטרונומים ניצלו את נסיבות המזל הזה כדי לחקור את תולדות ההתפשטות של היקום שלנו. הם הגיעו לאחרונה למסקנה הבסיסית כי היקום מתרחב בקצב מואץ, ר '. ESO PR 21/98, דצמבר 1998 (ראו גם את דף האינטרנט של בדיקת האצת הסופרנובה).
פיצוץ של כוכב ננס לבן
בדגמים המקובלים ביותר של סופרנובות מסוג Ia כוכב הגמד הלבן לפני הפיצוץ מקיף כוכב לוויה דמוי שמש, ומשלים מהפכה אחת לכמה שעות. בשל האינטראקציה ההדוקה, כוכב המלווה מאבד ברציפות מסה, שחלקה נאסף (במינוח האסטרונומי: "מצטבר") על ידי הגמד הלבן.
גמד לבן מייצג את השלב הלפני אחרון של כוכב מסוג השמש. הכור הגרעיני בליבתו אזל לפני זמן רב וכעת אינו פעיל. עם זאת, בשלב מסוים המשקל ההולך וגובר של החומר המצטבר יגביר את הלחץ בתוך הגמד הלבן עד כדי כך שהאפר הגרעיני שנמצא שם יתלקח ויתחיל לשרוף לגורמים כבדים עוד יותר. תהליך זה הופך מהר מאוד ללא שליטה והכוכב כולו מפוצץ לרסיסים באירוע דרמטי. נראה כדור אש חם במיוחד שלעתים קרובות עולה על הגלקסיה המארחת.
צורת הפיצוץ
למרות שלכל הסופרנובות מסוג Ia יש תכונות דומות למדי, מעולם לא היה ברור עד כה עד כמה אירוע כזה היה נראה לצופים הרואים אותו מכיוונים שונים. כל הביצים נראות דומות ובלתי ניתנות להבחנה זו מזו כאשר הן נראות מאותה זווית, אך המבט הצדדי (סגלגל) שונה כמובן מהמבט הקצה (עגול).
ואכן, אם פיצוצי הסופרנובה מסוג Ia היו א-סימטריים, הם היו מאירים בבהירות שונה לכיוונים שונים. אי אפשר להשוות ישירות בין תצפיות על סופרנובות שונות - שנראו תחת זוויות שונות.
עם זאת, מכיוון שלא ידעו את הזוויות הללו, האסטרונומים יסיקו מרחקים לא נכונים, והדיוק של שיטה בסיסית זו לאיתור מבנה היקום נשאל.
קוטב הצלה להצלה
חישוב פשוט מראה שאפילו לעיני הנשר של אינטרפרומטר VLT (VLTI), כל הסופרנובות במרחקים קוסמולוגיים יופיעו כנקודות אור לא פתורות; הם פשוט רחוקים מדי. אך יש דרך נוספת לקבוע את הזווית בה נראית סופרנובה מסוימת: קוטביות זה שם הטריק!
הפולימטריה פועלת כך: האור מורכב מגלים אלקטרומגנטיים (או פוטונים) המתנדנדים לכיוונים מסוימים (מטוסים). שיקוף או פיזור של אור מעדיף כיווניות מסוימות של השדות החשמליים והמגנטיים על פני אחרים. זו הסיבה שמשקפי שמש מקטבים יכולים לסנן את הבהוב של אור השמש המשקף מעל הבריכה.
כאשר האור מתפזר דרך הפסולת המתרחבת של סופרנובה, הוא שומר מידע על אוריינטציה של שכבות הפיזור. אם הסופרנובה סימטרית כדורית, כל האוריינטציות יהיו נוכחות באופן שווה ויגיעו לממוצע, כך שלא יהיה קיטוב נטו. עם זאת, אם מעטפת הגז אינה עגולה, מוטבע קיטוב נטו קל על האור.
"אפילו באסימטריות די בולטות, עם זאת, הקיטוב הוא קטן מאוד ובקושי עולה על הרמה של אחוז אחד", אומר דיטריך באייד, אסטרונום ESO וחבר בצוות שביצע את התצפיות. "מדידתם דורשת מכשיר שהוא מאוד רגיש ויציב מאוד. "
המדידה במקורות אור קלושים ומרוחקים של הבדלים ברמה של פחות מאחוז היא אתגר תצפית ניכר. "עם זאת, הטלסקופ הגדול מאוד של ESO (VLT) מציע את הדיוק, את כוח איסוף האור, כמו גם את המכשור המתמחה הנדרש לתצפית פולארימטרית כה תובענית", מסביר דיטריך באאד. "אבל פרויקט זה לא היה אפשרי בלי שה- VLT יופעל במצב שירות. אי אפשר לחזות מתי סופרנובה תתפוצץ ואנחנו צריכים להיות מוכנים כל הזמן. מצב שירות בלבד מאפשר תצפיות בהתראה קצרה. לפני כמה שנים, זו הייתה החלטה רבת עין ואמיצה של הנהלת ESO לשים דגש כה רב על מצב השירות. וצוות האסטרונומים המוסמכים והמסורים של ESO ב- Paranal הוא שהפך את הרעיון להצלחה מעשית ", הוא מוסיף.
האסטרונומים [1] השתמשו בכלי ה- FORS1 הרב-מצבי VLT בכדי להתבונן ב- SN 2001el, סופרנובה מסוג IA שהתגלה בספטמבר 2001 בגלקסיה NGC 1448, ראה. PR תמונה 24a / 03 במרחק של 60 מיליון שנות אור.
תצפיות שהתקבלו כשבוע לפני שסופרנובה זו הגיעה לבהירות מרבית בסביבות 2 באוקטובר גילו קיטוב ברמות של 0.2-0.3% (PR תמונה 24b / 03). כמעט אור מקסימאלי ועד שבועיים לאחר מכן, הקיטוב עדיין היה מדיד. שישה שבועות לאחר המקסימום הקיטוב ירד מתחת לגילוי.
זו הפעם הראשונה שאי פעם נמצא כי סופרנובה רגילה מסוג I מציגה ראיות כה ברורות לאסימטריה.
מבט לעומק הסופרנובה
מיד לאחר פיצוץ הסופרנובה, מרבית החומר המגורש נע במהירות במהירות של 10,000 קמ"ש. במהלך הרחבה זו, השכבות החיצוניות ביותר הופכות שקופות יותר ויותר. עם הזמן ניתן אפוא להביט עמוק יותר ויותר אל תוך הסופרנובה.
הקיטוב שנמדד ב- SN 2001el מספק אפוא הוכחות לכך שהחלקים החיצוניים ביותר של הסופרנובה (שנראו לראשונה) הם א-סימטריים באופן משמעותי. מאוחר יותר, כאשר תצפיות ה- VLT "חודרות" עמוק יותר אל לב הסופרנובה, גיאומטריה של הפיצוץ היא יותר ויותר סימטרית.
אם מדגם במונחים של צורה כדורית משוטחת, הקיטוב הנמדד ב- SN 2001el מרמז על יחס ציר מינורי לגדול בסביבות 0.9 לפני שמגיעים לבהירות מקסימאלית וגיאומטריה כדורית סימטרית כשבוע לאחר מקסימום זה והלאה.
השלכות קוסמולוגיות
אחד מפרמטרי המפתח עליהם מבוססים אומדני מרחק Ia הוא הבהירות האופטית מקסימום. האשירות המדודה ברגע זה תביא לאי וודאות מוחלטת בבהירות (פיזור) של כ- 10% אם לא בוצעו תיקון לזווית הצפייה (שאינה ידועה).
בעוד שסופר-נובות מסוג Ia הן ללא ספק הנרות הסטנדרטיים הטובים ביותר למדידת מרחקים קוסמולוגיים, ומכאן לחקירת מה שמכונה אנרגיה אפלה, אי ודאות קטנה במדידה נמשכת.
"האסימטריה שמדדנו ב- SN 2001el גדולה דיה בכדי להסביר חלק גדול מאי הוודאות המהותית הזו", אומר ליפאן וואנג, מנהיג הצוות. "אם כל supernovae מסוג Ia הם כאלה, זה היה מהווה חלק גדול מהפיזור במדידות הבהירות. הם עשויים להיות אפילו יותר אחידים ממה שחשבנו. "
צמצום הפיזור במדידות הבהירות ניתן כמובן להשיג גם על ידי הגדלה משמעותית של מספר הסופרנובות שאנו צופים בהן, אך בהתחשב בכך שמדידות אלה דורשות את הטלסקופים הגדולים והיקרים בעולם, כמו ה- VLT, זו אינה השיטה היעילה ביותר.
לפיכך, אם במקום זאת השתמשה בהירות שנמדדה שבוע-שבועיים לאחר השימוש במקסימום, הכדוריות הייתה חוזרת ולא היו שגיאות שיטתיות מזווית הצפייה הלא ידועה. על ידי שינוי קל זה בהליך התצפית, סופרנובות מסוג Ia יכולות להיות מקלות מידה קוסמיים אפילו יותר אמינים.
השלכות תיאורטיות
הגילוי הנוכחי של תכונות ספקטרליות מקוטבות מרמז מאוד על כך שכדי להבין את הפיזיקה העומדת בבסיס, יהיה צורך לבצע את הדגם התיאורטי של אירועי סופרנובות מסוג Ia בכל שלושת הממדים בדיוק רב יותר ממה שנעשה כיום. למעשה, החישובים ההידרודינמיים הזמינים והמורכבים ביותר עד כה לא הצליחו לשחזר את המבנים שנחשפו על ידי SN 2001el.
עוד מידע
התוצאות שהוצגו בהודעה לעיתונות זו תוארו במאמר מחקר בכתב העת "Astrophysical" ("Spectropolarimetry of SN 2001el ב- NGC 1448: Asphericity of a Normal Type Ia Supernova" מאת Lifan Wang ושותפי מחברים, כרך 591, עמ ' 1110).
הערות
[1]: מדובר במעבדה ארצית / אוניברסיטת לורנס ברקלי המתואמת של ESO. הודעה לעיתונות של טקסס. הודעה לעיתונות של LBNL זמינה כאן.
[2]: הקבוצה מורכבת מליפן וואנג, דיטריך באד, פיטר ה 'פליץ', אלכסיי חוכלוב, ג'יי קרייג ווילר, דניאל קאסן, פיטר א. נוגנט, סול פרלמוטר, קלס פרנססון ופיטר לונדקוויסט.
המקור המקורי: פרסום חדשות ESO
