Konstnärens koncept om en blå superjättestjärna som en gång existerade inne i ett kluster av unga stjärnor i spiralgalaxen NGC 3938, ligger 65 miljoner ljusår bort. Den exploderade som en supernova 2017, och Hubble Space Telescope arkivfoton användes för att lokalisera den dömda förfaderstjärnan, som det såg ut 2007. Stjärnan kan ha varit så massiv som 50 solar och bränt i rasande takt, vilket gör det varmare och blåare än vår sol. Det var så varmt, den hade tappat sina yttre lager av väte och helium. När det exploderade 2017, astronomer kategoriserade den som en typ Ic -supernova på grund av bristen på väte och helium i supernovas spektrum. I ett alternativt scenario (visas inte här) kan en binär följeslagare till den massiva stjärnan ha tagit bort väte- och heliumskikten. Upphovsman:NASA/ESA/J. OLMSTED (STScI)
Astronomer kan äntligen ha avslöjat den efterlängtade föregångaren till en specifik typ av exploderande stjärna genom att sålla genom NASA Hubble Space Telescope arkivdata och genomföra uppföljningsobservationer med hjälp av W. M. Keck Observatory på Hawaii.
Supernova, känd som typ Ic, tros detonera efter att en massiv stjärna har skjutit bort eller tagits bort från dess yttre lager av väte och helium.
Dessa stjärnor är bland de mest massiva kända - minst 30 gånger mer massiva än vår egen sol. Även efter att ha tappat en del av sitt material sent i livet, de förblir mycket stora och ljusa.
Så det var ett mysterium varför astronomer inte hade kunnat fånga en av dessa stjärnor i bilder före explosion.
Till sist, år 2017, astronomer hade tur. En närliggande stjärna avslutade sitt liv som en typ Ic -supernova. Två team av astronomer tog sig igenom arkivet med Hubble-bilder för att avslöja den förmodade föregångaren i foton före explosionen som togs 2007. Supernova, katalogiserad som SN 2017ein, dök upp nära mitten av den närliggande spiralgalaxen NGC 3938, ligger ungefär 65 miljoner ljusår bort.
Denna upptäckt kan ge viktiga insikter om stjärnutveckling, inklusive hur massorna av stjärnor fördelas när de föds i grupper.
"Att hitta en bona fide stamfader till en supernova Ic är ett stort pris för stamfader som söker, "säger Schuyler Van Dyk från California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, ledande forskare i ett av teamen. "Vi har nu för första gången ett tydligt upptäckt kandidatobjekt."
Hans lags papper publicerades i juni The Astrophysical Journal .
Ett andra team som leds av Charles Kilpatrick från University of California, Santa Cruz, observerade också supernova i juni 2017 i infraröda bilder, som fångades med Keck Observatoriums kraftfulla adaptiva optiksystem i kombination med dess OH-undertryckande infraröda bildspektrograf (OSIRIS). Kilpatricks team analyserade sedan samma arkivbilder från Hubble som Van Dyks team för att avslöja den möjliga källan. En analys av objektets färger visar att det är blått och extremt varmt.
"Denna supernova inträffade i en fullsatt del av sin värdgalax. När vi tittade på en bild före Hubble-rymdteleskopet före explosionen, stjärnorna verkade nära packade ihop, "sa Kilpatrick." Denna upptäckt möjliggjordes bara för att vi kunde använda Keck -observatoriet för att identifiera supernovans plats i dess värdgalax. Den extremt högupplösta bilden från Keck gjorde att vi med hög precision kunde avgöra exakt var explosionen inträffade. Denna plats råkade landa ovanpå en singel, väldigt blått, och lysande objekt i Hubble-bilden före explosionen. "
Denna NASA Hubble -rymdteleskopbild av den närliggande spiralgalaxen NGC 3938 visar platsen för supernova 2017ein, i en spiralarm nära den ljusa kärnan. Den exploderade stjärnan är en typ Ic -supernova, tänkt att detonera efter att dess massiva stjärna har skjutit bort eller tagits bort från dess yttre lager av väte och helium. Stamfaderstjärnor för att skriva Ic -supernovor har varit svåra att hitta. Men astronomer som siktar igenom Hubbles arkivbilder kan ha avslöjat stjärnan som detonerade som supernova 2017ein. Platsen för kandidatfaderstjärnan visas i utdragningsrutan längst ner till vänster, tagen 2007. Det ljusa objektet i rutan längst ner till höger är en närbild av supernova, taget av Hubble 2017, strax efter stjärnblastningen. NGC 3938 bor 65 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Ursa Major. Hubble -bilden av NGC 3938 togs 2007. Kredit:NASA/ESA/S. VAN DYK (CALTECH)/W. LI (UNIVERSITY OF CALIFORNIA)
Resultaten från Kilpatricks team, som dök upp i oktober 21, 2018, frågan om Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , överensstämmer med det tidigare teamets slutsatser.
"Vi hade turen att supernova var i närheten och mycket ljus, cirka 5 till 10 gånger ljusare än andra supernovor av typ Ic, som kan ha gjort förfader lättare att hitta, "sade Kilpatrick." Astronomer har observerat många supernovor av typ Ic, men de är alltför långt borta för att Hubble ska kunna lösa. Du behöver en av dessa massiva, ljusa stjärnor i en närliggande galax att gå av. Det ser ut som att de flesta typ Ic -supernovor är mindre massiva och därför mindre ljusa, och det är anledningen till att vi inte har lyckats hitta dem. "
Eftersom objektet är blått och exceptionellt varmt, båda lagen föreslår två möjligheter för källans identitet. Föregångaren kan vara en enda rejäl stjärna mellan 45 och 55 gånger mer massiv än vår sol.
En annan idé är att det kunde ha varit ett massivt binärt-stjärnsystem där en av stjärnorna väger mellan 60 och 80 solmassor och de andra ungefär 48 solarna. I det senare scenariot, stjärnorna kretsar nära och interagerar med varandra. Den mer massiva stjärnan avlägsnas sina väte- och heliumskikt av den nära följeslagaren, och så småningom exploderar som en supernova.
Möjligheten till ett massivt dubbelstjärnigt system är en överraskning. "Detta är inte vad vi kan förvänta oss av nuvarande modeller, som kräver interaktiva binära stamfader-system med lägre massa, "Sa Van Dyk.
Förväntningar om identiteten hos stamfäderna till supernovor av typ Ic har varit ett pussel. Astronomer har vetat att supernovorna hade brist på väte och helium, och föreslog inledningsvis att några rejäla stjärnor kastade detta material i en stark vind (en ström av laddade partiklar) innan de exploderade.
När de inte hittade föregångarna stjärnor, som borde ha varit extremt massiv och ljus, de föreslog en andra metod för att producera de exploderande stjärnorna som involverar ett par nära kretsar, binära stjärnor med lägre massa. I detta scenario, den kraftigare stjärnan fråntas sitt väte och helium av sin följeslagare. Men den "avskalade" stjärnan är fortfarande massiv nog för att så småningom explodera som en typ Ic -supernova.
"Att koppla bort dessa två scenarier för att producera supernovor av typ Ic påverkar vår förståelse av stjärnutveckling och stjärnbildning, inklusive hur massorna av stjärnor fördelas när de föds, och hur många stjärnor bildas i interagerande binära system, "förklarade Ori Fox från Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, medlem i Van Dyks team. "Och det är frågor som inte bara astronomer som studerar supernovor vill veta, men alla astronomer är ute efter. "
Typ Ic supernovor är bara en klass av exploderande stjärna. De står för 21 procent av massiva stjärnor som exploderar från kollapsen av sina kärnor.
Lagen varnar för att de inte kommer att kunna bekräfta källans identitet förrän supernova försvinner om cirka två år. Astronomerna hoppas kunna använda antingen Hubble eller det kommande NASA James Webb rymdteleskopet för att se om kandidatfaderstjärnan har försvunnit eller har minskat avsevärt. De kommer också att kunna skilja supernovans ljus från stjärnornas i sin omgivning för att beräkna en mer exakt mätning av objektets ljusstyrka och massa.
