För sjutton år sedan, astronomer såg en supernova gå 40 miljoner ljusår bort i galaxen NGC 7424, ligger i den södra konstellationen Grus, kranen. Nu, i det bleknande efterskenet av den explosionen, NASA:s Hubble har tagit den första bilden av en överlevande följeslagare till en supernova. Denna bild är det mest övertygande beviset på att vissa supernovor har sitt ursprung i dubbelstjärniga system.

"Vi vet att majoriteten av massiva stjärnor är i binära par, " sa Stuart Ryder från Australian Astronomical Observatory (AAO) i Sydney, Australien och huvudförfattare till studien. "Många av dessa binära par kommer att interagera och överföra gas från en stjärna till den andra när deras banor för dem nära varandra."

Följeslagaren till supernovans stamfadersstjärna var ingen oskyldig åskådare till explosionen. Det sugde bort nästan allt väte från den dömda stjärnans stjärnhölje, regionen som transporterar energi från stjärnans kärna till dess atmosfär. Miljontals år innan den primära stjärnan gick supernova, följeslagarens stöld skapade en instabilitet i den primära stjärnan, vilket får den att episodiskt blåsa av en kokong och skal av vätgas innan katastrofen.

Supernovan, kallas SN 2001ig, är kategoriserad som en supernova med strippad envelope av typ IIb. Den här typen av supernova är ovanlig eftersom de flesta, men inte allt, av vätet är borta före explosionen. Denna typ av exploderande stjärna identifierades först 1987 av teammedlemmen Alex Filippenko från University of California, Berkeley.

Hur avskalade supernovor förlorar det yttre höljet är inte helt klart. De troddes ursprungligen komma från enstaka stjärnor med mycket snabba vindar som tryckte bort de yttre höljena. Problemet var att när astronomer började leta efter de primära stjärnorna från vilka supernovor skapades, de kunde inte hitta dem för många supernovor med avskalade kuvert.

"Det var särskilt bisarrt, eftersom astronomer förväntade sig att de skulle vara de mest massiva och de ljusaste förfädersstjärnorna, " förklarade teammedlemmen Ori Fox från Space Telescope Science Institute i Baltimore. "Också, det stora antalet supernovor med avskalade hölje är större än förutspått." Det faktum fick forskare att teoretisera att många av de primära stjärnorna fanns i binära system med lägre massa, och de gav sig i kast med att bevisa det.

Att leta efter en binär följeslagare efter en supernovaexplosion är ingen lätt uppgift. Först, det måste vara på ett relativt nära avstånd från jorden för att Hubble ska se en så svag stjärna. SN 2001ig och dess följeslagare är ungefär vid den gränsen. Inom det avståndsintervallet, inte många supernovor slocknar. Ännu viktigare, astronomer måste veta den exakta positionen genom mycket exakta mätningar.

År 2002, kort efter att SN 2001ig exploderade, forskare pekade ut den exakta platsen för supernovan med European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) i Cerro Paranal, Chile. År 2004 de följde sedan upp med Gemini South Observatory i Cerro Pachón, Chile. Denna observation antydde först närvaron av en överlevande binär följeslagare.

Att känna till de exakta koordinaterna, Ryder och hans team kunde fokusera Hubble på den platsen 12 år senare, när supernovans glöd bleknade. Med Hubbles utsökta upplösning och ultravioletta kapacitet, de kunde hitta och fotografera den överlevande följeslagaren – något som bara Hubble kunde göra.

Före supernovaexplosionen, de två stjärnornas omloppsbana runt varandra tog ungefär ett år.

När den primära stjärnan exploderade, det hade mycket mindre inverkan på den överlevande följeslagaren än man kan tro. Föreställ dig en avokadogrop - som representerar den täta kärnan av den sällskapsstjärna - inbäddad i en gelatindessert - som representerar stjärnans gasformiga hölje. När en chockvåg passerar, gelatinet kan tillfälligt sträcka sig och vackla, men avokadogropen skulle förbli intakt.

Under 2014, Fox och hans team använde Hubble för att upptäcka följeslagaren till en annan typ IIb supernova, SN 1993J. Dock, de fångade ett spektrum, inte en bild. Fallet med SN 2001ig är första gången en överlevande följeslagare har fotograferats. "Vi kunde äntligen fånga stjärntjuven, bekräftar våra misstankar om att man måste vara där, sa Filippenko.

Kanske så många som hälften av alla supernovor med avskalade hölje har följeslagare - den andra hälften förlorar sina yttre höljen via stjärnvindar. Ryder och hans team har det slutliga målet att exakt bestämma hur många supernovor med avskalade kuvert som har följeslagare.

Deras nästa strävan är att titta på supernovor med helt avskalade kuvert, i motsats till SN 2001ig och SN 1993J, som bara var ca 90 procent avskalade. Dessa supernovor med helt avskalade kuvert har inte mycket chockinteraktion med gas i den omgivande stjärnmiljön, eftersom deras yttre höljen gick förlorade långt före explosionen. Utan chockinteraktion, de bleknar mycket snabbare. Detta innebär att laget bara kommer att behöva vänta två eller tre år för att leta efter överlevande följeslagare.

I framtiden, de hoppas också kunna använda rymdteleskopet James Webb för att fortsätta sitt sökande.

Uppsatsen om detta teams nuvarande arbete publicerades den 28 mars, 2018, i Astrofysisk tidskrift .