Type 1a supernova's worden gebruikt om de afstand in het heelal te meten omdat ze met dezelfde helderheid exploderen en tot ontploffing komen wanneer een witte dwergster een bepaalde hoeveelheid materiaal van een binaire metgezel verbruikt. Nieuw onderzoek geeft aan dat type 1a supernova-explosies klonterig en ongelijk beginnen, maar een tweede, sferische explosie overweldigt de eerste en creëert een glad residu. Dit stelt de grenzen van onzekerheid bij afstandsmetingen die Type 1a supernovae gebruiken.
Astronomen rapporteren opmerkelijke nieuwe bevindingen die licht werpen op een decennium lang debat over één soort supernovae, de explosies die het einde van een ster markeren: sterft de ster bij een langzame verbranding of met een snelle knal? Uit hun waarnemingen blijkt dat de door de explosie uitgestoten materie een aanzienlijke perifere asymmetrie vertoont, maar een bijna bolvormig interieur, wat hoogstwaarschijnlijk impliceert dat de explosie zich uiteindelijk met supersonische snelheid voortplant.
Deze resultaten worden vandaag gerapporteerd in Science Express, de online versie van het onderzoekstijdschrift Science, door Lifan Wang, Texas A&M University (VS), en collega's Dietrich Baade en Ferdinando Patat van ESO.
"Onze resultaten suggereren sterk een tweetraps explosieproces in dit type supernova", zegt Wang. 'Dit is een belangrijke bevinding met mogelijke implicaties in de kosmologie.'
Met behulp van waarnemingen van 17 supernova's die in meer dan 10 jaar zijn gemaakt met ESO's Very Large Telescope en de McDonald Observatory's Otto Struve Telescope, hebben astronomen de vorm en structuur van de puinwolk afgeleid van Type Ia supernovae afgeleid. Men denkt dat dergelijke supernova's het resultaat zijn van de explosie van een kleine en dichte ster - een witte dwerg - in een binair systeem. Terwijl zijn metgezel voortdurend materie op de witte dwerg morst, bereikt de witte dwerg een kritische massa, wat leidt tot een dodelijke instabiliteit en de supernova. Maar wat de eerste explosie veroorzaakt en hoe de ontploffing door de ster reist, zijn lange tijd netelige problemen geweest.
De waargenomen supernovae Wang en zijn collega's vonden plaats in verre sterrenstelsels en konden vanwege de enorme kosmische afstanden niet in detail worden bestudeerd met behulp van conventionele beeldvormende technieken, waaronder interferometrie. In plaats daarvan bepaalde het team de vorm van de exploderende cocons door de polarisatie van het licht van de stervende sterren vast te leggen.
Polarimetrie is gebaseerd op het feit dat licht is samengesteld uit elektromagnetische golven die in bepaalde richtingen oscilleren. Reflectie of verstrooiing van licht bevordert bepaalde oriëntaties van de elektrische en magnetische velden boven andere. Dit is de reden waarom polariserende zonnebrillen de glinstering van zonlicht dat door een vijver wordt weerkaatst, kunnen filteren. Wanneer licht door het uitdijende puin van een supernova wordt verstrooid, behoudt het informatie over de oriëntatie van de verstrooiingslagen. Als de supernova sferisch symmetrisch is, zullen alle oriëntaties gelijk aanwezig zijn en gemiddeld worden, dus er zal geen netto polarisatie zijn. Als de gasmantel echter niet rond is, wordt een lichte netto polarisatie op het licht gedrukt.
"Deze studie was mogelijk omdat polarimetrie zijn volledige kracht kon ontplooien dankzij de lichtopvangende kracht van de Very Large Telescope en de zeer nauwkeurige kalibratie van het FORS-instrument", zegt Dietrich Baade.
"Onze studie laat zien dat explosies van type Ia supernovae in feite driedimensionale verschijnselen zijn", voegt hij eraan toe. "De buitenste gebieden van de explosiewolk zijn asymmetrisch, met verschillende materialen die worden aangetroffen in" klonten ", terwijl de binnenste gebieden glad zijn."
Het onderzoeksteam zag deze asymmetrie voor het eerst in 2003, als onderdeel van dezelfde observatiecampagne (ESO PR 23/03 en ESO PR Photo 26/05). De nieuwe, meer uitgebreide resultaten laten zien dat de mate van polarisatie en daarmee de asfericiteit correleert met de intrinsieke helderheid van de explosie. Hoe helderder de supernova, hoe gladder of minder klonterig het is.
"Dit heeft enige invloed op het gebruik van Type Ia supernovae als standaardkaarsen", zegt Ferdinando Patat. “Dit soort supernova's wordt gebruikt om de versnellingssnelheid van de uitdijing van het heelal te meten, ervan uitgaande dat deze objecten zich op een uniforme manier gedragen. Maar asymmetrieën kunnen dispersies veroorzaken in de waargenomen hoeveelheden. ”
"Onze ontdekking legt sterke beperkingen op aan alle succesvolle modellen van thermonucleaire supernova-explosies", voegt Wang toe.
Modellen hebben gesuggereerd dat de klonterigheid wordt veroorzaakt door een langzaam brandend proces, 'deflagration' genaamd, en een onregelmatig spoor van as achterlaat. De gladheid van de binnenste gebieden van de exploderende ster impliceert dat in een bepaald stadium de explosie plaats maakt voor een gewelddadiger proces, een 'detonatie', die met supersonische snelheden reist - zo snel dat alle asymmetrie in de linker as wordt gewist achter door de langzamere verbranding van de eerste fase, wat resulteert in een gladder, homogener residu.
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
