För första gången, astronomer har observerat en kosmisk händelse i detalj som de bara hade en glimt av tidigare:en supernova och dess explosiva utstötning som smäller in i en närliggande följeslagningsstjärna. Upptäckten möjliggjordes av en specialiserad undersökning som utnyttjade de senaste framstegen när det gäller att länka teleskop över hela världen till ett robotnätverk.

David Sand, en biträdande professor vid University of Arizona, upptäckte supernovan den 10 mars, 2017, i galaxen NGC 5643. Vid 55 miljoner ljusår, det var en av de närmaste supernovorna som upptäckts på senare år. Betecknad SN 2017cbv, det hittades av DLT40-undersökningen, som står för "Distance Less Than 40 Megaparsecs" eller 120 miljoner ljusår. Undersökningen använder sig av PROMPT-teleskopet i Chile, som övervakar ungefär 500 galaxer varje natt.

"Detta var en av de tidigaste fångsterna någonsin - inom en dag, kanske till och med timmar, av dess explosion, sa Sand, som skapade DLT40-undersökningen tillsammans med Stefano Valenti, en biträdande professor vid University of California, Davis. Båda var tidigare postdoktorer vid Las Cumbres Observatory, eller LCO.

Dead Stars Go Thermonuclear

Inom några minuter efter upptäckt, Sand aktiverade observationer med LCO:s globala nätverk av 18 robotteleskop. De är fördelade runt jordklotet så att det alltid finns en på nattsidan av jorden, redo att utföra astronomiska observationer. Detta gjorde det möjligt för teamet att ta omedelbara och nästan kontinuerliga observationer.

SN 2017cbv är en termonukleär (typ Ia) supernova, den snälla astronomer använder för att mäta accelerationen av universums expansion. Typ Ia supernovor är kända för att vara explosioner av vita dvärgar, de döda kärnorna i vad som brukade vara normala stjärnor.

Över den kosmiska avgrunden, en supernova berättar om sin existens genom att framstå som en stjärna som inte fanns där tidigare. Dess ljusstyrka når sin topp inom några dagar till veckor och avtar sedan långsamt under veckor eller månader.

"För att förvandlas till en typ Ia supernova, en vit dvärg kan inte vara för sig själv, " förklarade Sand, huvudutredaren för DLT40-undersökningen. "Den måste ha någon form av följeslagare, och vi försöker ta reda på vad den följeslagaren är."

Denna kamrats identitet har diskuterats hett i mer än 50 år.

Den rådande teorin under de senaste åren är att supernovorna inträffar när två vita dvärgar spirar in mot varandra och smälter samman i en katastrofal explosion. Det andra scenariot involverar en normal stjärna som inte är en vit dvärg.

Nyckeln till observationerna som rapporterats i denna studie är en liten bula i ljuskurvan som sänds ut av SN 2017cbv under de första tre till fyra dagarna, en funktion som skulle ha missats om det inte vore för de nästan omedelbara reaktionstiderna som är kännetecknet för DLT40-undersökningen:ett flyktigt blått sken från interaktionen på en aldrig tidigare skådad detaljnivå, avslöjar den mystiska följeslagarstjärnans överraskande identitet.

"Vi tror att det som hände här sannolikt var scenario nummer två, " sade Sand. "Guppet i ljuskurvan kan orsakas av material från den exploderande vita dvärgen när den smäller in i medföljande stjärna."

Denna studie drar slutsatsen att den vita dvärgen stal materia från en mycket större sällskapsstjärna, ungefär 20 gånger solens radie. Detta fick den vita dvärgen att explodera, och supernovans kollision med följeslagningsstjärnan chockade supernovamaterialet, värmde det till ett blått sken som var tungt i ultraviolett ljus. En sådan chock kunde inte ha producerats om följeslagaren var en annan vit dvärgstjärna, säger studiens författare.

"Vi har letat efter den här effekten - en supernova som kraschar in i sin följeslagare - sedan den förutspåddes 2010, sa Griffin Hosseinzadeh, doktorand vid University of California, Santa Barbara, som ledde studien, som snart kommer att publiceras i The Astrophysical Journal Letters . "Tips har setts tidigare, men den här gången är bevisen överväldigande. Uppgifterna är vackra!

"Med Las Cumbres Observatorys förmåga att övervaka supernovan med några timmars mellanrum, vi kunde se hela omfattningen av uppgången och fallet av det blå glödet för första gången, " tillade han. "Konventionella teleskop skulle bara ha haft en datapunkt eller två och missat den."

Arton teleskop, spridda på åtta platser runt om i världen, utgör hjärtat av Las Cumbres-observatoriet. Vid varje givet ögonblick, det är natt någonstans i nätverket, som säkerställer att en supernova kan observeras utan avbrott.

Cosmologys "60-watts glödlampa"

På grund av deras enhetliga ljusstyrka, Typ Ia supernovor är besläktade med en "standard 60-watts glödlampa för kosmologi, " och forskare använder dem som gårdspinnar för att mäta avstånd över universum.

I genomsnitt, bara en supernova går igång under loppet av ett sekel i en galax som vår Vintergatan, enligt Sand. Lägg till det deras flyktiga natur, och det blir tydligt varför en riktad observationskampanj som DLT40-undersökningen och ett automatiserat nätverk av observatorier som LCO är avgörande för deras upptäckt och studier. Finansieras av National Science Foundation, DLT40-undersökningen startade i oktober 2016 och är planerad att fortsätta under de kommande tre åren.

"Den hemliga såsen till detta är de anslutna teleskopen från Las Cumbres Observatory, "Sand sa, tillägger att undersökningen inte handlar om kvantitet. "Vi fokuserar hellre på ett fåtal dyrbart än hundratals av dem."

Det är troligt att supernovor av typ Ia kommer från båda typerna av stamfadersystem - två vita dvärgar eller en vit dvärg och en "normal" interagerande stjärna - och målet med dessa studier är att ta reda på vilken av de två processerna som är vanligast, Sand förklarade.

"Att observera supernovor som SN 2017cbv är ett viktigt steg i denna riktning, " sa han. "Om vi ​​får dem riktigt unga, vi kan få en bättre uppfattning om dessa processer, som har implikationer för vår förståelse av kosmos, inklusive mörk energi."