Materialet som skjuts ut av supernovan kommer initialt att expandera mycket snabbt, men sedan sakta ner farten, bildar en intrikat jättebubbla av het glödande gas. Så småningom, de förkolnade resterna av den vita dvärgen som exploderade kommer att passera dessa gasskikt, och skynda ut på sin resa över galaxen. Kredit:University of Warwick/Mark Garlick
En exploderande vit dvärgstjärna sprängde sig ut ur sin omloppsbana med en annan stjärna i en "partiell supernova" och rusar nu över vår galax, enligt en ny studie från University of Warwick.
Det öppnar möjligheten för många fler överlevande av supernovor som reser oupptäckta genom Vintergatan, såväl som andra typer av supernovor som förekommer i andra galaxer som astronomer aldrig har sett förut.
Anmäld i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society forskningen, finansierat av Leverhulme Trust and Science and Technology Facilities Council (STFC), analyserade en vit dvärg som tidigare visat sig ha en ovanlig atmosfärisk sammansättning. Det avslöjar att stjärnan med största sannolikhet var en dubbelstjärna som överlevde sin supernovaexplosion, som skickade den och dess följeslagare genom Vintergatan i motsatta riktningar.
Vita dvärgar är de återstående kärnorna av röda jättar efter att dessa enorma stjärnor har dött och tappat sina yttre lager, kylning under loppet av miljarder år. Majoriteten av vita dvärgar har atmosfärer som nästan helt består av väte eller helium, med enstaka tecken på kol eller syre som muddrats upp från stjärnans kärna.
Denna stjärna, betecknad SDSS J1240+6710 och upptäcktes 2015, verkade inte innehålla varken väte eller helium, består istället för en ovanlig blandning av syre, neon, magnesium, och kisel. Med hjälp av rymdteleskopet Hubble, forskarna identifierade också kol, natrium, och aluminium i stjärnans atmosfär, som alla produceras i de första termonukleära reaktionerna av en supernova.
Dock, det finns en tydlig frånvaro av det som kallas "järngruppen" av element, järn, nickel, krom, och mangan. Dessa tyngre element kokas normalt upp från de lättare, och utgör de definierande egenskaperna hos termonukleära supernovor. Bristen på järngruppselement i SDSSJ1240+6710 antyder att stjärnan bara gick igenom en partiell supernova innan kärnbränningen dog ut.
Forskarna kunde mäta den vita dvärgens hastighet och fann att den färdas vid 900, 000 kilometer i timmen. Den har också en särskilt låg massa för en vit dvärg – bara 40 % av vår sols massa – vilket skulle stämma överens med massaförlusten från en partiell supernova.
Huvudförfattaren professor Boris Gaensicke från institutionen för fysik vid University of Warwick sa:"Den här stjärnan är unik eftersom den har alla nyckelegenskaperna hos en vit dvärg men den har denna mycket höga hastighet och ovanliga mängder som inte är meningsfulla i kombination med dess låga massa. Den har en kemisk sammansättning som är fingeravtrycket för kärnvapenbränning, en låg massa och en mycket hög hastighet:alla dessa fakta antyder att den måste ha kommit från något slags nära binärt system och att den måste ha genomgått termonukleär antändning. Det skulle ha varit en typ av supernova, men av ett slag som vi inte har sett förut."
Forskarna har en teori om att supernovan störde den vita dvärgens omloppsbana med sin partnerstjärna när den mycket abrupt kastade ut en stor del av sin massa. Båda stjärnorna skulle ha förts iväg i motsatta riktningar med sina omloppshastigheter i en slags slangbellamanöver. Det skulle förklara stjärnans höga hastighet.
Professor Gaensicke tillägger, "Om det var en tight binär och den genomgick termonukleär antändning, kastar ut en hel del av sin massa, du har förutsättningar att producera en vit dvärg med låg massa och få den att flyga iväg med sin omloppshastighet."
De bäst studerade termonukleära supernovorna är "Typ Ia, "som ledde till upptäckten av mörk energi, och används nu rutinmässigt för att kartlägga universums struktur. Men det finns växande bevis för att termonukleära supernovor kan hända under mycket olika förhållanden.
SDSSJ1240+6710 kan vara en överlevande av en typ av supernova som ännu inte har "fångats på bar gärning." Utan det radioaktiva nickel som driver den långvariga efterglöden från Type Ia-supernovorna, explosionen som skickade SDSS1240+6710 i luften över vår galax skulle ha varit en kort ljusblixt som skulle ha varit svår att upptäcka.
Professor Gaensicke tillägger:"Studien av termonukleära supernovor är ett enormt fält och det finns en enorm mängd observationsansträngningar för att hitta supernovor i andra galaxer. Svårigheten är att du ser stjärnan när den exploderar men det är väldigt svårt att veta egenskaperna hos stjärnan innan den exploderade. Vi upptäcker nu att det finns olika typer av vita dvärgar som överlever supernovor under olika förhållanden och med hjälp av kompositionerna, massor och hastigheter som de har, vi kan lista ut vilken typ av supernova de har genomgått. Det finns helt klart en hel djurpark där ute. Att studera överlevande av supernovor i vår Vintergatan kommer att hjälpa oss att förstå de myriader av supernovor som vi ser försvinna i andra galaxer."
Professor S.O. Kepler från Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasilien, och vem som ursprungligen upptäckte denna stjärna, sa:"Det faktum att en vit dvärg med så låg massa gick igenom kolförbränning är ett vittnesbörd om effekterna av interagerande binär evolution och dess effekt på universums kemiska utveckling."
Dr Roberto Raddi från Universitat Politècnica de Catalunya, Spanien, som utförde den kinematiska analysen, sa:"Än en gång, synergin mellan mycket exakt Gaia-astrometri och spektroskopisk analys har hjälpt till att begränsa de slående egenskaperna hos en unik vit dvärg, som troligen bildades i en termonukleär supernova och kastades ut med hög hastighet som en följd av explosionen."
