Det unikke lys fra den superlysende supernova iPTF16eh er blevet undersøgt med med ’The intermediate Palomar Transient Factory’ (iPTF), en række teleskoper opstillet i Californien. (Foto:  Iair Arcavi, med tak til PTF/Caltech)

DTU Space med til at afdække ekstrem stjerne-eksplosion

mandag 17 sep 18

Kontakt

Giorgos Leloudas
Seniorforsker
DTU Space
45 25 96 89

Superlysende supernovaer

De superlysende supernovaer er enorme eksplosioner, der hidtil kun er opdaget meget langt fra Jorden – i andre galakser end Mælkevejen. De kan udelukkende ses, fordi de lyser så kraftigt op. De opstår ofte fra stjerner med en masse over 100 gange større end Solens. Typisk dannes der over tid flere lag ’skaller’ omkring dem af materiale, der udslynges, før de eksploderer.

 

Almindelige supernovaer opstår fra stjerner med en masse, der er mindst 8 gange større end Solens.

 

Stjerner som vores sol er så lette, at de ikke eksploderer til supernovaer, men ender som ’hvide dværge’.

iPTF16-eh

Den superlysende supernova iPTF16-eh findes i en unavngiven dværg-galakse 7,7x109 lysår borte (1 lysår er afstanden, lys bevæger sig på et år = 9,46×1012 km ).

Til sammenligning er Solen så tæt på, at lys her fra ’kun’ rejser cirka 8 minutter, før det når Jorden.

Når en stjerne 100 gange mere massiv end Solen eksploderer i universet, går det vildt for sig. Nu har forskere opdaget en skal om sådan en stjerne og er kommet nærmere på at forstå, hvad det er, der sker. Opdagelsen er netop offentliggjort i Nature Astronomy.

Tilbage i 2016 og 2017 så forskere via teleskoper fra Jorden, at der skete nogle uforklarlige ting med lys, der blev udsendt fra en gigantisk eksploderende stjerne langt ude i rummet, som de holdt øje med.

Stjernen var en ekstra kraftig supernova, som kaldes en ’superluminous supernovae’, altså en superlysende supernova. Lyset fra denne særlige supernova, som kaldes iPTF16-eh, udsendte en slags ekko.

”Kort fortalt viser det sig, at der er dannet en skal rundt om denne stjerne, som reflekterer det lys, stjernen udsender, når den eksploderer til en supernova. Vi har registreret, det vi kalder et lys-ekko, og dermed har vi påvist, at der er en skal omkring stjernen,” siger DTU Space-forsker Giorgos Leloudas.

Han er medforfatter til en artikel om opdagelsen, som netop er offentliggjort i det videnskabelige tidskrift Nature Astronomy. Hovedforfatter til artiklen er Ragnhild Lunnan, forsker ved Oskar Klein Center på Stockholms Universitet.

Lyset fra iPTF16-eh blev registreret med ’The intermediate Palomar Transient Factory’ (iPTF), som er en række teleskoper, der er opstillet i Californien og automatisk overvåger udvalgte områder af nattehimlen.

Et ret ubeskrevet fænomen

Det er først de seneste 10 år, at forskerne er begyndt at undersøge de superlysende surpernovaer nærmere, og man kender kun til omkring 100 af dem.

Når en stor stjerne eksploderer, kaldes den en supernova. Her udsendes enorme mængder energi og lys, når stjernen så at sige bryder sammen, idet den ikke har flere grundstoffer, der kan fusionere. Derefter dannes typisk en neutronstjerne eller et sort hul.

De superlysende supernovaer er langt voldsommere, og eksplosionsprocessen er anderledes. Deres masse er langt større end ’almindelige supernovaer’ og over 100 gange større end solens. De udsender 10 til 100 gange kraftigere lys end almindelige supernovaer, når de eksploderer.

"Vi har registreret, det vi kalder et lys-ekko, og dermed har vi påvist, at der er en skal omkring stjernen"
Giorgos Leloudas, seniorforsker DTU Space

Skallen, der omgiver iPTF16-eh, viser sig at være dannet af materiale udslynget fra stjernen cirka 30 år før den eksploderede og blev en superlysende supernova.

”Vi forstår endnu ikke, hvad det er for en mekanisme, der driver stjerneeksplosionen og dannelsen af det kraftige lys. Men ved at vi nu har konstateret, at der dannes en skal omkring stjernen, er vi kommet et lille skridt nærmere,” forklarer Giorgos Leloudas.

”Nu ved vi, at de kan afgive store lag af deres materiale i de sene stadier, lige inden de bliver til supernovaer, og at det udsendte lys er forbundet til interaktion mellem dette materiale og materiale fra selve stjernen.”

Lyset forskydes og danner et 'ekko'

Forskerne har regnet på det lys, der udsendes ved eksplosionen. Idet det rammer skallen udenom, forskydes det, så dets bølgelængde ændres – i form af henholdsvis rødforskydning og blåforskydning – på vej mod jorden, hvor teleskoperne har opfanget det.

Lyset når dermed frem til Jorden lidt forskudt i tid afhængigt af, hvor i skallen det er blevet afbøjet – som en slags ’lysekko’.

Ved at tage højde for denne forskydning har det været muligt at påvise, både at der er dannet en skal omkring stjernen cirka 30 år, inden eksplosionen fandt sted, og hvor stor den omtrent må være.

DTU Space er med blandt de førende i verden inden for det nye felt og i gang med at opbygge en forskningsgruppe på området.

”Det er først nu, der for alvor er ved at komme gang i forskningen inden for superlysende supernovaer, så der venter mange spændende opdagelser forude,” siger Giorgos Leloudas.
Ifølge hovedforfatteren til artiklen i Nature Astronomy kommer der til at ske mere med iPTF16eh:

"Det sjove er ikke forbi endnu. Om cirka ti år vil materialet, der er udsendt fra supernoaven, indhente skallen omkring den og kollidere med den. Det bør få den til at lyse op igen, og det kan lære os endnu mere om denne spektakulære eksplosion," skriver Ragnhild Lunnan i et indlæg på Natures hjemmeside.

Lyset fra iPTF16eh danner et ’lys-ekko’, når det registreres på Jorden, idet noget af det forsinkes af den skal, der er dannet omkring den. Dels går noget lys direkte igennem (1). Dels reflekteres noget lys, idet det rammer skallen i en vinkel ifht. Jorden og blåforskydes (2). Derudover reflekteres en del lys fra den bagerste del af skallen i forhold til Jorden, hvilket giver en rødforskydning (3). (Illustration: R. Lunnan/ Oskar Klein Center, Stockholm Universitet)

Illustrationen viser, hvordan lyset fra iPTF16eh danner et ’lys-ekko’, når det registreres på Jorden, idet noget af det forsinkes af den 'skal', der er dannet omkring den. Dels går noget lys direkte igennem (1). Dels reflekteres noget lys, idet det rammer skallen i en vinkel ifht. Jorden og blåforskydes (2). Derudover reflekteres en del lys fra den bagerste del af skallen i forhold til Jorden, hvilket giver en rødforskydning (3).

(Illustration: R. Lunnan/ Oskar Klein Center, Stockholm Universitet)

(Foto øverst i artiklen: Iair Arcavi, med tak til PTF/Caltech)

Relaterede Videoer  

Vis flere