Carnegies Anthony Piro var en del av ett Caltech-ledda team av astronomer som observerade den märkliga döden av en massiv stjärna som exploderade i en förvånansvärt svag och snabbt blekande supernova, möjligen skapa ett kompakt neutronstjärna binärt system. Piros teoretiska arbete gav ett avgörande sammanhang för upptäckten. Deras resultat publiceras av Vetenskap .

Observationer som gjorts av Caltech-teamet – inklusive huvudförfattaren Kishalay De och projektets huvudutredare Mansi Kasliwal (själv en tidigare postdoc från Carnegie) – tyder på att den döende stjärnan hade en osynlig följeslagare, som gravitationsmässigt sugde bort det mesta av stjärnans massa innan den exploderade som en supernova. Explosionen tros ha resulterat i en binär neutronstjärna, Föreslår det, för första gången, Forskare har sett födelsen av ett binärt system som det som först observerades kollidera av Piro och ett team av Carnegie och UC Santa Cruz astronomer i augusti 2017.

En supernova uppstår när en massiv stjärna - minst åtta gånger solens massa - förbrukar sitt kärnbränsle, vilket får kärnan att kollapsa och sedan studsa utåt i en kraftig explosion. Efter att stjärnans yttre lager har sprängts bort, allt som återstår är en tät neutronstjärna – en exotisk stjärna ungefär lika stor som en stad men som innehåller mer massa än solen.

Vanligtvis, mycket material – många gånger solens massa – har observerats sprängas bort i en supernova. Dock, händelsen som Kasliwal och hennes kollegor observerade, dubbad iPTF 14gqr, kastade ut materia endast en femtedel av solens massa.

"Vi såg den här massiva stjärnans kärna kollapsa, men vi såg anmärkningsvärt lite massa utstötta, " Kasliwal säger. "Vi kallar detta en ultra-strippad kuvert supernova och det har länge förutspåtts att de existerar. Det här är första gången vi på ett övertygande sätt har sett kärnan kollapsa av en massiv stjärna som är så saknad på materia."

Piros teoretiska modellering styrde tolkningen av dessa observationer. Detta gjorde det möjligt för observatörerna att sluta sig till närvaron av tätt material som omger explosionen.

"Upptäckter som denna visar varför det har varit så viktigt att bygga en teoretisk astrofysikgrupp på Carnegie, " sade Piro. "Genom att kombinera observationer och teori tillsammans, vi kan lära oss så mycket mer om dessa fantastiska händelser."

Det faktum att stjärnan överhuvudtaget exploderade antyder att den tidigare måste ha haft mycket material, annars skulle dess kärna aldrig ha vuxit sig tillräckligt stor för att kollapsa. Men var gömde sig den försvunna massan? Forskarna drog slutsatsen att massan måste ha stulits av en kompakt sällskapsstjärna, som en vit dvärg, neutronstjärna, eller svart hål.

Neutronstjärnan som lämnades kvar från supernovan måste då ha fötts i omloppsbana med denna kompakta följeslagare. Eftersom denna nya neutronstjärna och dess följeslagare är så nära varandra, de kommer så småningom att smälta samman i en kollision. Faktiskt, sammanslagning av två neutronstjärnor observerades första gången i augusti 2017 av Piro och ett team av Carnegie och UC Santa Cruz astronomer, och sådana händelser tros producera de tunga elementen i vårt universum, som guld, platina, och uran.

Händelsen sågs först på Palomar Observatory som en del av den mellanliggande Palomar Transient Factory (iPTF), en nattlig undersökning av himlen för att leta efter övergående, eller kortlivad, kosmiska händelser som supernovor. Eftersom iPTF-undersökningen håller ett så nära öga på himlen, iPTF 14gqr observerades de allra första timmarna efter att den hade exploderat. När jorden roterade och Palomar-teleskopet rörde sig utanför räckvidd, astronomer runt om i världen samarbetade för att övervaka iPTF 14gqr, observerar kontinuerligt dess utveckling med ett antal teleskop som idag bildar nätverket Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH) av observatorier.