Künstlerische Darstellung von VT J121001+4959647. (Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF) Die Trümmer einer kolossalen kosmischen Explosion in einer Hunderte Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie sind keine gewöhnliche Supernova.
Laut einer neuen Analyse des fernen Ereignisses wurde es durch eine Verschmelzung zweier Objekte ausgelöst, von denen eines kompakt war, entweder a schwarzes Loch oder ein Neutronenstern . Der Beweis für dieses Ereignis mit der Bezeichnung VT J121001+495647 ist die erste beobachtete Supernova dieser Art.
„Theoretiker hatten vorhergesagt, dass dies passieren könnte“ sagte der Astronom Dillon Dong vom Caltech „Aber dies ist das erste Mal, dass wir ein solches Ereignis tatsächlich sehen.“
Die Supernova wurde während einer Radiodurchmusterung des Himmels im Jahr 2017 entdeckt, die als Very Large Array Sky Survey bezeichnet wird ( VLASS ). Während seiner Durchsuchung entdeckte das VLA eine sehr hell leuchtende Radioquelle, die bei einer früheren Untersuchung mit demselben Teleskop nicht aufgetaucht war.
Follow-up-Beobachtungen unter Verwendung sowohl des VLA als auch des W.M. Keck-Observatorium das den Himmel im optischen und infraroten Wellenlängenbereich untersucht, ergab, dass die Radioquelle tatsächlich existierte und mit einem expandierenden Supernova-Überrest übereinstimmte, der mit Staub und Gas interagierte.
Wenn sich das sich schnell bewegende Supernova-Material in dieses Material hinein ausdehnt, werden Stöße und Hitze erzeugt, wodurch elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, die so hell ist, dass wir sie sogar von anderen Galaxien aus erkennen können. Dong und sein Team verfolgten VT J121001+4959647 zu einer 480 Millionen Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie.
Sie untersuchten auch Archivdaten dieser Himmelsregion, um festzustellen, wann VT J121001+4959647 möglicherweise begonnen hat aufzuhellen. Sie fanden einen Ausbruch weicher Röntgenstrahlung, der 2014 vom Monitor of All Sky X-ray Image (MAXI)-Instrument auf der Internationalen Raumstation aufgenommen wurde.
All diese Beobachtungen ermöglichten es den Forschern, die Geschichte der Supernova zu rekonstruieren. Zumindest ein Teil des durch die Supernova erhitzten Staubs und Gases musste irgendwoher kommen. Sie vermuteten, dass der wahrscheinlichste Ort der sterbende Stern selbst war.
Als eine Hälfte eines Doppelsternsystems hätte es im Laufe der Zeit einen Teil seines Gases verlieren können, wenn es von einem schwergewichtigen Begleiter abgestreift worden wäre.
Ein solch früher und erheblicher Massenverlust lässt sich eher mit einem Doppelstern als mit einem Einzelstern vereinbaren, da Doppelsternsysteme dazu neigen, Masse von einem Stern auf einen anderen zu übertragen, wenn sie das Ende ihres Lebens erreichen. Dies liegt daran, dass die abnehmende Umlaufbahn des Systems sie allmählich näher zusammenbringt.
Wir haben das schon einmal gesehen; Dies ist in Systemen mit geringerer Masse nicht ungewöhnlich Dazu gehört ein Weißer Zwerg , der kollabierte Kernrest eines Sterns, der vor seinem Tod bis zu achtmal so groß war wie die Masse der Sonne. Da davon ausgegangen wird, dass die meisten Sterne in Doppelsternpaaren geboren werden und ihr Leben dort verbringen, wird erwartet, dass zumindest einige auch auf diese Weise sterben.
Systeme mit höherer Masse, wie z. B. binäre Neutronensterne und Schwarze Löcher (die kollabierten Kerne von Sternen mit bis zu bzw. mehr der 30-fachen Sonnenmasse) wurden ebenfalls entdeckt Gravitationswelle Astronomie. Aber die Supernova, die VT J121001+4959647 hervorbrachte, war kein Ereignis dieser Art.
Stattdessen, so die Rekonstruktion des Teams, seien die beiden Sterne wahrscheinlich als Doppelstern entstanden, wobei einer massereicher als der andere entstand. Da massereichere Sterne tendenziell eine kürzere Lebensdauer haben als schwächere Sterne, erreichte der massereichere Stern zuerst das Ende seiner Lebensdauer und kollabierte in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.
Als die beiden Objekte in ihrer zerfallenden Umlaufbahn immer näher zusammenrückten, begann dieser kompakte tote Stern, Material von seinem Geschwister zu schlürfen. Aber das ist kein schöner, ordentlicher Prozess, oh nein. Material des leichteren Sterns wird in alle Richtungen geschleudert und bildet einen Materialring, der beide Sterne umkreist. Das Team geht davon aus, dass dieser Prozess aus unserer Sicht vor etwa 300 Jahren begann.
Schließlich verschmolzen die beiden Sterne, wobei das kompakte, massereiche Objekt den Kern seines Begleiters erreichte und zerstörte, den Fusionsprozess unterbrach, der für Druck nach außen sorgte, und den Kern zum Kollaps brachte – eine Supernova. Doch als der Kern kollabierte, bildete er kurzzeitig eine Akkretionsscheibe um den eindringenden Stern und feuerte einen Jet ab, der durch die Kerfuffle in den Weltraum schoss.
Dadurch entstand der von MAXI entdeckte Röntgenstrahl. Und das von VLASS entdeckte Radioglühen wurde durch Auswurf der Supernova verursacht, die viel schneller in den Weltraum schoss als der frühere Massenverlust. Als der Supernova-Auswurf das frühere Material einholte, prallte er darauf und verursachte das Leuchten.
Was den explodierenden Stern betrifft, so war sein Tod durch eine Supernova wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit – der Zusammenstoß mit dem Körper eines toten Sternkerns beschleunigte den Prozess nur, sagten die Forscher.
„Alle Teile dieses Puzzles passen zusammen, um diese erstaunliche Geschichte zu erzählen.“ sagte der Astronom Gregg Hallinan vom Caltech .
„Der Überrest eines Sterns, der vor langer Zeit explodierte, stürzte in seinen Begleiter und ließ ihn ebenfalls explodieren.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaft .