Astronomernas unika upptäckt – radiovågor från en termonukleär supernova
Illustration av ett binärt stjärnsystem med en kompakt vit dvärgstjärna som suger åt sig massa från heliumrik kompanjonstjärna.Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory
Forskare vid Stockholms universitet har observerat radiosignaler från en typ 1a-supernova, något som hittills bara förutspåtts teoretiskt. Den vita dvärgstjärnan som orsakade explosionen hade dessutom en ovanlig heliumrik kompanjonstjärna.
Supernovor är exploderande stjärnor och ligger bakom några av universums våldsammaste händelser. Astronomer vid Stockholms universitet har som första forskargrupp någonsin upptäckt radiosignaler från en särskild sorts supernova kallad typ 1a eller termonukleär supernova.
– Den här sortens supernovor är viktiga eftersom de låter astronomer mäta universums expansion, säger Erik Kool, post-doktor vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet och huvudförfattare till den nya studien som publicerats i Nature.
Typ 1a supernovor lyser alltid med samma ljusstyrka på natthimlen, de kan därför användas som standardljus för att mäta avstånd i rymden. Mängden ljus som når oss går alltså att koppla direkt till avståndet till explosionen. Det är dessutom den vanligaste typen av supernova och skiljer sig från de andra typerna.
– I stora drag finns det två sorters supernovor. Den första är väldigt stora stjärnor som exploderar i slutet av sina liv. Sedan har vi de termonukleära supernovorna (1a). De är resultatet av att en lätt stjärna, en vit dvärg, på något sätt samlar på sig material och växer sig större. Efter en tid når den ett gränsvärde och kollapsar in på sig själv och exploderar, säger Erik Kool.
Från vänster: Joel Johansson, Erik Kool, Jesper Sollerman.Magnus Näslund
En vit dvärg kan explodera av olika anledningar
En typ 1a supernova kan uppstå på två sätt, båda inkluderar en vit dvärg i ett binärt stjärnsystem. Om kompanjonstjärnan är en ”vanlig” stjärna kan den vita dvärgen sno material och således nå en punkt då den exploderar. Om det i stället är ett system med två vita dvärgar kan dessa slås samman och explodera.
Annons
– Ett sätt att särskilja dessa från varandra är genom att karakterisera systemens miljö. Om man har en vanlig stjärna som tappar material förväntar man sig en stökig omgivning, mycket material slängs ut i processen. Om det är två vita dvärgstjärnor förväntar man sig en renare miljö, säger Erik Kool.
Teorin som finns är att en chockvåg från en supernovaexplosion i en stökigare miljö kan träffa det kringliggande materialet, vilket i sin tur skapar radiovågor. Men fram tills nu har man inte lyckats observera några radiovågor från dessa enorma explosioner.
– I 20 eller 30 år har man försökt med radioobservationer av närliggande termonukleära supernovor, men man har aldrig upptäckt några, säger Erik Kool.
Första observationerna av radiovågor från en typ 1a
Att Erik Kool fick just denna supernova, kallad 2020eyj, på sitt bord var lite av en slump. 2020eyj liknade vid observationer de supernovor som uppstår när mer massiva stjärnor dör, vilket är Erik Kools huvudfokus. Men den här verkade skilja sig från de andra, han vände sig då till sin kollega Joel Johansson.
– Vi fastställde så småningom att detta faktiskt var en termonukleär supernova, även om något liknande aldrig observerats tidigare. Då började jag titta djupare i litteraturen och hittade en färsk studie som hävdade att det borde vara teoretiskt möjligt att upptäcka radiovågor från den här sortens supernova, även fast den vid detta läge redan var två år gammal, säger Erik Kool.
De riktade då radioteleskop mot supernovan och lyckades som första forskargrupp se radiovågor från en explosion orsakad av en exploderande vit dvärg. Men det var inte allt, för spektrallinjerna de såg var också speciella i sig.
– Den här supernovan är inte bara egendomlig för att vi lyckades se den i radio utan även för att, baserat på dess spektra, vi vet att materialet som chockvågen interagerade med är rikt på helium, säger Erik Kool.
Typ 1a supernovor har hittills detekterats med kompanjonstjärnor rika på väte, det har bara varit en teori att vissa kan skapas i system med heliumrika stjärnor. Forskarna har alltså lyckats bevisa två teorier – det finns termonukleära supernovor som uppstår genom att en vit dvärg suger åt sig massa från en heliumrik stjärna samt att dessa går att iaktta i radiovågor.
