První detekce rádiových vln supernovy typu Ia

Astronomové ze Stockholmské univerzity objevili neobvyklou supernovu typu Ia. Poprvé byl detekován v rádiových vlnách a vykazoval silné emise helia. Supernovu vytvořil A[{“ attribute=““>white dwarf star that pulled helium-rich material from a companion star. This novel finding adds to our understanding of Type Ia supernovae, which are pivotal for measuring the universe’s expansion.

A team of astronomers led by Stockholm University has discovered an unusual Type Ia supernova – or thermonuclear supernova – called SN 2020eyj. Not only did they make the first detection of such a supernova in radio waves, follow-up observations from W. M. Keck Observatory on Maunakea, Hawaiʻi Island also showed strong emission lines of helium.

This marks the first confirmed Type Ia supernova triggered by a white dwarf star that pulled material from a companion star with an outer layer consisting primarily of helium; normally, in the rare cases where the material stripped from the outer layers of the donor star could be detected in spectra, this was mostly hydrogen.

Type Ia supernovae are important for astronomers since they are used to measure the expansion of the universe. However, the origin of these explosions has remained an open question. While it is established that the explosion is caused by a compact white dwarf star that somehow accretes too much matter from a companion star, the exact process and the nature of the progenitor is not known.

The new discovery of supernova SN 2020eyj is evidence the companion star was a helium star that had lost much of its material just prior to the explosion of the white dwarf.

The study, which includes data from Keck Observatory’s Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS), is published in the May 17th issue of the journal Nature.

Umělecký dojem z dvojitého hvězdného systému s kompaktním bílým trpaslíkem přibývajícím materiálem od dárce bohatého na helium, obklopeného hustým prašným materiálem. Právě interakce mezi explodující hvězdou a zbytkovým materiálem tohoto společníka dala vzniknout silnému rádiovému signálu a čistým heliovým čarám v optických spektrech SN 2020eyj. Kredit: Observatoř Adama Makarenka/WM Keck

„Jakmile jsme viděli známky silné interakce s doprovodným materiálem, pokusili jsme se je také detekovat v rádiových emisích,“ říká Erik Kohl, postdoktorandský výzkumník na katedře astronomie Stockholmské univerzity a hlavní autor článku. „Detekce v rádiu je první ze supernovy typu Ia – o něco, o co se astronomové pokoušeli po celá desetiletí.“

Supernova 2020eyj byla poprvé pozorována tranzitním zařízením Zwicky na observatoři Palomar poblíž San Diega, kde jsou členy Středisko Oskara Kleina na Stockholmské univerzitě.

„Northern Optical Telescope na La Palma byl klíčem ke sledování této supernovy,“ říká Jesper Sollerman, profesor na katedře astronomie na Stockholmské univerzitě a spoluautor článku. „Stejně jako spektra z Velkého Keckova dalekohledu na Havaji, která okamžitě odhalila kolem explodující hvězdy velmi neobvyklý materiál s převahou helia.“

„Jedná se jednoznačně o neobvyklou supernovu typu Ia, ale stále souvisí s těmi, které používáme k měření rozpínání vesmíru,“ dodává spoluautor Joel Johansson z katedry fyziky Stockholmské univerzity. „Zatímco se zdá, že normální supernova typu Ia vždy exploduje se stejnou jasností, tato supernova nám říká, že existuje mnoho různých cest pro explozi bílého trpaslíka.“

Další informace o tomto výzkumu naleznete v článku Rádiový signál odhaluje původ výbuchu termonukleární supernovy.

Odkaz: „Rádiem detekovaná supernova typu Ia s materiálem bohatým na helium“ od Erika C. Koola, Joela Johanssona, Jespera Sollermana, Javiera Moldóna, Takashi J. Moriya, Seppa Mattily, Steva Schulze, Laury Chomiuk a Miguela Pérez-Torrese, K dispozici zde Chelsea Harris, Peter Lundqvist, Matthew Graham, Sheng Yang, Daniel A. Burley, Nora-Lynn Strutjohan, Christopher Fremling, Avishai Gal-Yam, Jeremy Lesmi, Kate Maguire, Connor Omand, Matthew Smith, Igor Andreoni, Eric C Bellem, Joshua S. Bloom, Keshalai D, Stephen L Groome, Mansi M Kasliwal, Frank J Massey, Michael S Medford, Sungmin Park, Josiah Purdum, Thomas M Reynolds, Red Riddell, Estelle Robert, Stuart D Rider, Yashvi Sharma & Daniel Stern 17. května 2023, k dispozici zde. Příroda.
doi: 10.1038/s41586-023-05916-w