"Vi är gjorda av stjärnprylar, ", sa astronomen Carl Sagan berömt. Kärnreaktioner som hände i forntida stjärnor genererade mycket av materialet som utgör våra kroppar, vår planet och vårt solsystem. När stjärnor exploderar i våldsamma dödsfall som kallas supernovor, de nybildade elementen flyr och sprider sig i universum.

En supernova i synnerhet utmanar astronomers modeller av hur exploderande stjärnor fördelar sina grundämnen. Supernovan SN 2014C förändrades dramatiskt i utseende under loppet av ett år, tydligen för att den hade kastat av sig mycket material sent i sitt liv. Detta passar inte in i någon erkänd kategori av hur en stjärnexplosion ska ske. För att förklara det, forskare måste ompröva etablerade idéer om hur massiva stjärnor lever ut sina liv innan de exploderar.

"Denna 'kameleontsupernova' kan representera en ny mekanism för hur massiva stjärnor levererar element skapade i deras kärnor till resten av universum, sa Raffaella Margutti, biträdande professor i fysik och astronomi vid Northwestern University i Evanston, Illinois. Margutti ledde en studie om supernova SN 2014C publicerad denna vecka i Astrofysisk tidskrift .

Ett supernovamysterium

Astronomer klassificerar exploderande stjärnor baserat på om väte är närvarande i händelsen eller inte. Medan stjärnor börjar sina liv med väte som smälter samman till helium, stora stjärnor som närmar sig en supernovadöd har slut på väte som bränsle. Supernovor där väldigt lite väte finns kallas "Typ I". De som har ett överflöd av väte, som är sällsynta, kallas "Typ II".

Men SN 2014C, upptäcktes 2014 i en spiralgalax cirka 36 miljoner till 46 miljoner ljusår bort, är annorlunda. Genom att titta på det i optiska våglängder med olika markbaserade teleskop, astronomer drog slutsatsen att SN 2014C hade förvandlat sig själv från en typ I till en typ II supernova efter att dess kärna kollapsade, som rapporterades i en studie 2015 ledd av Dan Milisavljevic vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massachusetts. De första observationerna upptäckte inte väte, men, efter ungefär ett år, det var tydligt att stötvågor som fortplantade sig från explosionen träffade ett skal av vätedominerat material utanför stjärnan.

I den nya studien, NASA:s NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) satellit, med sin unika förmåga att observera strålning i det hårda röntgenenergiområdet – röntgenstrålningen med högst energi – gjorde det möjligt för forskare att se hur temperaturen på elektroner som accelererades av supernovachocken förändrades över tiden. De använde denna mätning för att uppskatta hur snabbt supernovan expanderade och hur mycket material som finns i det yttre skalet.

För att skapa detta skal, SN 2014C gjorde något riktigt mystiskt:det kastade av sig mycket material - mestadels väte, men också tyngre grundämnen – årtionden till århundraden innan de exploderade. Faktiskt, stjärnan kastade ut motsvarigheten till solens massa. I vanliga fall, stjärnor kastar inte av sig material så sent i livet.

"Att utvisa detta material sent i livet är förmodligen ett sätt som stjärnor ger element, som de producerar under sin livstid, tillbaka till sin miljö, sa Margutti, medlem av Northwesterns Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics.

NASA:s Chandra- och Swift-observatorier användes också för att ytterligare måla bilden av supernovans utveckling. Samlingen av observationer visade att, förvånande, supernovan ljusnade i röntgenstrålar efter den första explosionen, visa att det måste finnas ett skal av material, tidigare utskjuten av stjärnan, att chockvågorna hade slagit in.

Utmana befintliga teorier

Varför skulle stjärnan kasta av sig så mycket väte innan den exploderade? En teori är att det saknas något i vår förståelse av de kärnreaktioner som sker i kärnorna av massiva, supernovabenägna stjärnor. En annan möjlighet är att stjärnan inte dog ensam - en följeslagningsstjärna i ett binärt system kan ha påverkat livet och den ovanliga döden för stamfadern till SN 2014C. Denna andra teori stämmer överens med observationen att ungefär sju av tio massiva stjärnor har följeslagare.

Studien föreslår att astronomer bör uppmärksamma livet för massiva stjärnor under århundradena innan de exploderar. Astronomer kommer också att fortsätta att övervaka efterdyningarna av denna förbryllande supernova.

"Föreställningen att en stjärna skulle kunna driva ut en sådan enorm mängd materia på ett kort intervall är helt ny, sa Fiona Harrison, NuSTAR huvudutredare baserad på Caltech i Pasadena. "Det utmanar våra grundläggande idéer om hur massiva stjärnor utvecklas, och så småningom explodera, distribuera de kemiska grundämnen som är nödvändiga för livet."