Astronomija

Izjemno svetleč izhod super nova

Izjemno svetleč izhod super nova


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bral sem o tem, kako močne so bile supernove, in ugotovil, da obstajajo še večje supernove, imenovane tudi hiper nova. Verjamem, da je bila leta 2016 odkrita velika eksplozija (ali pa je bila leta 2017). V človeškem merilu bi rad vedel, koliko moči je to. Recimo, da je izumitelj izdelal motorno tehnologijo, ki ima največjo nadsvetlečo super novo za projektiranje vesoljskega plovila. Kako hitro bi bila vesoljska ladja projicirana naprej? To pomeni, da zrak potisne naprej vesoljsko ladjo naprej. Kakšno hitrost bi dosegel. Del mene želi reči hitreje kot svetloba. Predstavljam si, da bo ladja potovala tako hitro, da bi razpadla, saj snov ne more preseči svetlobne hitrosti.


To nas postavlja na področje neumnih številk.

Supernova ima dovolj energije, da raztrga ogromno zvezdo. Dajanje vse te energije v eno majhno togo telo se ne bo končalo dobro.

Hipernova odda približno 10 $ ^ {46} $ Joulov. Potrebovali bomo formulo za relatavistično kinetično energijo $ E = mc ^ 2 ( gamma-1) $, kjer je $ gamma $ odvisna od hitrosti. Masa plovila je približno 2 $ krat 10 ^ 6 $ kg in $ c ^ 2 = 9 krat 10 ^ {16} $

Torej 10 $ {46} = (2 krat 10 ^ 6) krat (9 krat 10 ^ {16}) ( gamma - 1) $. Preurejanje, $ gamma = 5,5 times10 ^ {22} $.

V relativnosti $ gamma = 1 / sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2} $ Torej tudi ta ogromna količina energije ne bo omogočila, da bi šatl šel hitreje kot svetloba. Uspelo bo

99.99999999999999999999999999999999999999999998%

svetlobne hitrosti.


Ta komentar ne bo odgovoril na hitrost rakete, ker ne poznam drugih dejavnikov. Toda ta komentar vam bo dal energijske lestvice, ki jih boste lahko kasneje obdelali za hitrost rakete. Tega komentarja ne morem dati v "komentar", ker bo predolg.

Hipernove (tudi supernove Ic široka črta (SNe Ic-BL) in superluminozne supernove (SLSNe) so supernove, ki se zrušijo v jedru (CCSNe).

Tipični CCSNe naj bi bili zapoznele eksplozije, ki jih povzročajo nevtrini, pri čemer je skupna energija eksplozije 10 $ ^ {53} $ erg. Za tipične SNe (tj. Ne SNe Ic-BL ali SLSNe) se samo $ sim 1 $% celotne eksplozijske energije pretvori v sevanje, to je $ sim 10 ^ {51} $ erg.

SNe Ic-BL in SLSNe izžarevata $ gtrsim 10 ^ {51} - 10 ^ {52} $ erg, več kot tipične SNe. Ker so bolj energični kot $ sim 10 ^ {51} $ erg, napovedan iz tipičnega CCSNe, se o njihovih eksplozivnih mehanizmih ali virih energije razpravlja. Trenutno je najbolj priljubljena energija iz magneta, ki se vrti navzdol. Vrtanje navzdol z magnetarom lahko dobavi $ sim 10 ^ {52} $ erg, z najvišjimi $ lesssim 10 ^ {45} $ erg / s.

Če govorimo o moči, tj. Svetilnosti, ima tipična SNe najvišje izhodne vrednosti UV / optičnih / NIR $ lesssim 10 ^ {43} $ erg / s. SNe Ic-BL so približno enake lestvice, vendar so bolj energične, ker spektralni dokazi pomenijo hitro gibanje izmeta. SLSNe so $ gtrsim 10 ^ {44} $ erg / s.

Za ponazoritev, kako močne so te SNe, jih običajno primerjamo s sončnim sevanjem $ sim 10 ^ {33} $ erg / s.

Upoštevajte, da so napovedane še močnejše eksplozije, na primer supernove parne nestabilnosti (PISNe). PISNe lahko dobavi $ sim 10 ^ {53} $ erg. Toda zaradi zelo masivnega izmeta naj bi bila največja svetilnost primerljiva z vrednostjo SLSNe, vendar z zelo dolgim ​​časovnim obsegom. Nekateri počasi razvijajoči se SLSNe so kandidati za PISNe.

Upam, da je to koristno za vas pri izračunu hitrosti rakete.


Presvetleča supernova, videna več kot 10 milijard svetlobnih let stran!

Astronomi so našli eno najbolj oddaljenih eksplozirajočih zvezd, kar jih je bilo kdaj videnih - svetloba kolosalnega dogodka je postala osupljiva 10 milijard let potovati po vesolju, da bi prišli do nas! Tako kot mnogi njegovi bratje nam bo pomagal razumeti, zakaj te zvezde eksplodirajo, v kakšnem okolju so odraščale in morda celo, kako se je vesolje samo spreminjalo skozi eone.

Supernova se imenuje DEC16C2nm in je bila vidna na slikah, posnetih v raziskavi Dark Energy Survey, ogromnem projektu, ki načrtuje milijone oddaljenih galaksij na več kot 5000 kvadratnih stopinjah (približno 1/8 celotnega neba!), Da bi bolje razumeli zgradbo vesolja . Ker posname tako globoke slike, bo sčasoma ujel veliko zvezd, ki eksplodirajo ... in nad vesoljem.

Več slabe astronomije

Ta supernova je bila prvič vidna na slikah, posnetih avgusta 2016. Ko so jo astronomi odkrili, so v prejšnjih podatkih ugotovili, ali jo lahko opazijo, in morda jo je bilo mogoče opaziti že v marcu, vsekakor pa ne februarja. Najvišjo svetlost je dosegel septembra 2016 in od takrat bledi.

Izjemno svetleča supernova DEC16C2nm, ki jo vidimo na slikah Dark Energy Survey blizu svoje najvišje svetlosti. Zasluge: sodelovanje Mat Smith in DES

Toda njena svetlost je ključno vprašanje - kako svetla je supernova, je odvisno od tega, kakšna je in kako daleč je od nas. Brez razdalje je težko uporabiti veliko fizike.

Najboljši način, kako doseči razdaljo, je izmeriti njen spekter - razbiti svetlobo na posamezne barve in jih pregledati. Ko se vesolje širi, vidimo bolj oddaljene predmete, ki se od nas hitreje odmikajo, kar spreminja valovne dolžine spektra in jih naredi daljše. Na to mislimo, ko rečemo, da je svetloba rdeče premaknjeno.

Spektri DES16C2nm so bili posneti oktobra 2016 z ogromnim teleskopom Magellan in pokazali nekaj dokazov, da je bila supernova v velikem rdečem premiku, kar pomeni, da je bila zelo daleč. Več spektrov, posnetih z opazovalnico pošast Keck na Havajih in vesoljskim teleskopom Hubble, je to potrdilo: valovna dolžina se je s terminologijo astronomije premaknila za skoraj trikrat, pravimo, da ima rdeči premik (označen s črko z) 1.9982 Ko računate, to pomeni, da je svetloba potovala več kot 10 milijard let, da nas je dosegla *.

Zdaj, ko so imeli astronomi razdaljo, so se lahko vrnili in pogledali, kako svetlo je postalo, in ugotovili, da gre za to 100-krat svetla kot običajna supernova! To pomeni, da je v redkem razredu eksplodirajoče zvezde, ki se imenuje nadsvetlobna supernova ali SLSN.

To so zvezde, ki začnejo življenje zelo množično in zelo hitro gorijo svoje jedrsko gorivo. Običajno čez kakšen milijon let zmanjka goriva. Ko se to zgodi, se jedro poruši in to sprosti ogromno energije. V normalni supernovi, kot je ta, je eksplozija tako močna, da se zunanje plasti zvezde razstrelijo in sprostitev energije je tako velika, da je enakovredna celotni življenjski dobi Sonca!

A ti nadsvetleči so še močnejši. Ni jasno zakaj. Ena ideja je, da ko jedro propade, tvori izredno vročo in gosto nevtronsko zvezdo. Ti imajo izjemno močna magnetna polja (bilijoni krat močnejša od Zemljine), in to zver napaja material, ki nanjo pade zaradi propada jedra. Nastala interakcija močno poveča eksplozijo in ustvari ogromne energije SLSN. Druga ideja je, da bi lahko šlo za eksplozijo z dvojno nestabilnostjo ali pa bi se izmetni material v svoji gostiteljski galaksiji zabil v plin in ga prižgal.

Stvar je v tem, da so te elektrarne redke, zato jih nimamo preveč za študij, zato je težko vedeti, kaj je kaj. Vsak, ki se nam zdi takšen, pomaga.

A zanimivo je, da je ta zelo oddaljeni SLSN precej podoben tistim, ki smo jih videli, in so nam veliko bližje. Ne pozabite, da se je ta eksplozija zgodila, ko je bilo vesolje veliko mlajše, kar pomeni, da so bili takrat tudi pogoji, da so bile tudi te vrste zvezd podobne. Torej takoj, ki astronomom pomaga, da bolje razumejo, kakšne so bile stvari v galaksijah pred milijardami let, kar je izjemno težko narediti drugače. Galaksije, ki so daleč stran šibek.

Ko smo že pri tem, je Vesolje staro samo 13,8 milijarde let, kar pomeni, da je supernova izginila, ko je bilo Vesolje staro manj kot 4 milijarde let. Če pogledamo zmogljivosti sedanjih in prihodnjih opazovalnic (vključno z WFIRST, potencialno neverjetno misijo, ki jo Trumpov proračun NASA prekliče), astronomi, ki so ugotovili to SLSN, izračunajo, da jih bodo morda lahko videli veliko dlje in jih ujeli več kot 12 milijard svetlobe - leta oddaljena. To sega nazaj v čas, ko so bile stvari v vesolju precej drugačne, zato je ohranjanje odprtih teleskopskih oči za to vrsto eksplozije vredno našega časa.

Nekaj ​​bi rad omenil: vidim veliko spletnih strani z novicami, ki pravijo, da je to najbolj oddaljena supernova, kar sem jih kdaj videl. Ampak to ni res. Je najbolj oddaljena za kar imamo neposredno spektroskopsko potrditev. Opaženi sta bili vsaj še dve supernovi, ki sta bili bolj oddaljeni (10,5 in 12 milijard svetlobnih let), vendar so bile te razdalje ugotovljene že dolgo po tem, ko so merili rdeči premik svojih gostiteljskih galaksij. Astronomom je razlika pomembna, saj zmožnost pridobivanja spektrov, medtem ko je supernova še vedno v teku, omogoča ne le razdaljo, temveč tudi razumevanje kemije razpadajočih ostankov supernove (na primer DEC16C2nm v svojem spektru ni vodika, kar kaže, da je masivna zvezda odpihnila večino svojih zunanjih plasti, preden je šla kablooie, in to nam veliko pove o tem, kaj je počela v letih pred eksplozijo).

Zato bodite previdni pri branju novic o najbolj oddaljenih tem ali najmočnejših tistih. Čeprav so dejanski primeri morda bolj subtilni, se mi zdi pomembno razumeti, kaj se v resnici dogaja.

Ker se v resnici dogaja neverjetno. Odkrivanje supernov tako daleč je nekaj, kar smo lahko storili šele pred kratkim in odpira nov svet - novo vesolje - razumevanja. Pogledamo dlje v vesolje kot kdaj koli prej in vedno potiskamo dlje. Človeštvo je bilo vedno radovedno, kako smo prišli sem in zakaj so stvari takšne, kot so. To je nekaj najbolj temeljnih filozofskih vprašanj, ki jih imamo.

In vse bližje smo jim odgovorili. Znanost! Obožujem te stvari.

* Nekateri pravijo, da to pomeni, da je supernova oddaljena 10 milijard svetlobnih let. To hitro zaide v pomensko lepljivost, vendar resnično pomeni svetlobo potoval 10 milijard let. Vesolje se širi in tako nam je bila supernova veliko bližje, ko je ugasnila, in je medtem odpotovala dlje. Kar govorimo o "razdalji", postane težavno, ko govorite o kozmoloških lestvicah.


"Najsvetlejša supernova kdaj" ali zdrobljena zvezda?

Avtor: Monica Young, 13. december 2016 1

Pošljite takšne članke v svojo mapo »Prejeto«

Neverjeten plamen svetlobe, odkrit pred več kot enim letom, še vedno vznemirja vzroke astronoma. Odgovor (supernova ali zvezda, zdrobljena s črno luknjo) je morda v nasprotju z nedavnimi naslovi.

Umetnikov prikaz eksplozije supernove.
NASA / CXC / M.Weiss / em & gt

Predmet, imenovan ASASSN-15lh, odkrit leta 2015, imenovan "najsvetlejša supernova", se je zdel smrt smrt ekstremne zvezde, ki je eksplodirala z dvakratno svetilnostjo katere koli druge znane supernove.

Vendar je imel scenarij superluminozne supernove svoje pomanjkljivosti in nedavno sporočilo za javnost z naslovom "" Najsvetlejša supernova "ni supernova, ampak zvezda, ki jo je raztrgala vrtljiva črna luknja," se zdi, da namiguje v prid povsem drugačna razlaga.

Da pa vas ta dokončni naslov ne bo zapeljal, vedite, da razprava še zdaleč ni urejena. »Vedenje, ki smo ga videli v ASASSN-15lh. . . je bil brez primere bodisi za supernovo bodisi za plimovanje, «pravi Peter Brown (Texas A & ampM University), ki je izvedel neodvisno analizo podatkov. Kljub temu, da skrajni izbruh ne ustreza popolnoma nobeni od razlag, nova študija vendarle odpira teoretične pogoje.

Kaj je ASASSN-15lh?

Izjemno svetleča supernova, imenovana ASASSN-15lh, se je konec maja 2015 razplamtela do stopnje 17 in je zdaj večinoma izginila.
Vir diagrama Sky & amp Telescope: Stellarium

Subo Dong (univerza v Pekingu, Kitajska) je 14. junija 2015 odkril plamen ASASSN-15lh. Na vrhuncu se je njegova svetlost povzpela do vizualne magnitude 17. To se morda ne sliši svetlo (za povprečno dvorišče je nedosegljivo) teleskop), vendar je glede na to, da je morala njena svetloba potovati 3,8 milijarde let, da je prišla sem, enakovredna svetlobi 572 milijard Soncev.

Sprva je imel spekter predmeta posebno lastnost, ki je astronomi niso mogli razložiti. Toda že prej so ga videli pri drugih super svetlečih supernovah, tako močnih izbruhih, da so kljubovali običajni fiziki eksplodirajočih zvezd.

Za razlago teh predmetov je bilo premetanih več razlag, vključno z magnetarji (nevtronskimi zvezdami z izjemno močnimi magnetnimi polji) ali izjemno masivnimi zvezdami. Dovolj je reči, da superluminozne supernove niso dobro razumljene, vendar imajo tipične lastnosti in zdi se, da se jim ta novi objekt ujema. Dong in sodelavci so z uporabo presvetljenega scenarija predvideli, da bo objekt v svojem spektru prikazal magnezijeve črte, poznejše meritve s teleskopom SALT v Južni Afriki pa so pokazale črte, kot so napovedovali.

Nato je ASASSN-15lh raziskovalce vrgel v drugo zanko - ko je postopoma izginjalo v nejasnost, je nenadoma postalo svetlejše. Iz še neznanih razlogov to včasih naredijo superluminozne supernove, zato se to oživitev še vedno prilega pripovedi o supernovi.

Ta ploskev prikazuje, kako je svetloba ASASSN-15lh sčasoma zbledela - in se razsvetlila -. Zeleni krogi in kvadrati prikazujejo vidno svetlobo, medtem ko cian, rdeči in rumeni krogi prikazujejo ultravijolično svetlobo. Vidna svetloba doseže vrhunec na dan 0 in nato sčasoma zbledi. Ultravijolična svetloba pa kaže dva vrha. Ultravijolično sevanje se spet začne povečevati približno 90 dni po največji svetlobi in planotah supernove za nekaj časa, preden spet zbledi.
Godoy-Rivera et al. 2016

Medtem so mnogi razmislili in zavrnili še eno idejo: dogodek zaradi plimovanja. Če zvezda preide v bližino supermasivne črne luknje, bodo neizmerna gravitacijska polja zvezdo zdrobila na koščke. Zvezdni ostanki se segrejejo, ko se spiralno zavijejo v črno luknjo in na kratko zažarijo, preden jih porabijo.

ASASSN-15lh je zasvetil zelo blizu središča velike galaksije. Je torej osrednja črna luknja galaksije raztrgala zvezdo? Raziskovalci so menili, da je malo verjetno - eliptična galaksija je bila tako velika, da je bila njena supermasivna črna luknja verjetno vsaj 100 milijonov krat večja od mase Sonca: dovolj velika, da lahko zvezde pogoltne cele, ne da bi sploh oddajala svetlobo.

Lačne črne luknje

Vtis tega umetnika prikazuje soncu podobno zvezdo blizu hitro vrteče se supermasivne črne luknje z maso približno 100 milijonov krat večjo od mase Sonca v središču galaksije.
ESO / ESA / Hubble / M. Kornmesser

Nova študija Giorgosa Leloudasa (Weizmannov inštitut za znanost, Izrael in Univerza v Kopenhagnu na Danskem) in sodelavcev, ki se bo pojavila 12. decembra Astronomija narave, izpopolnjuje prejšnja opazovanja z uporabo novih podatkov vesoljskega teleskopa Hubble - in ponovno uvede scenarij črne luknje.

Ključni rezultat je posodobitev lokacije ASASSN-15lh. Medtem ko so ga podatki o odkritju postavili v bližino središča galaksije, ta študija natančnost izboljša s faktorjem štiri, tako da postavi vir svetlobe v 1000 svetlobnih letih od centra in morda v sam center.

Spektroskopija iz Hubbla razkriva tudi ione, ki obstajajo le v izredno vročih okoljih, kot sta štirikrat ioniziran dušik in petkrat ioniziran kisik. Ti ioni so običajno povezani z supermasivnimi črnimi luknjami, ki aktivno žrejo plin, in so jih že prej videli v drugih dogodkih zaradi plimovanja.

Skupina tudi meni, da so našli še eno opozorilno žrtev črnih lukenj: široko vodikovo črto, ki kaže, da se plin vrti s hitrostjo približno 2500 kilometrov na sekundo (6 milijonov mph ali 1% hitrosti svetlobe). Pomanjkanje tako široke meje do zdaj je bilo del tistega, kar je sprva zaviralo možnosti za razlago dogodka plimovanja.

Hitrost in vročina plina, povezanega z ASASSN-15lh, pa tudi njegova lokacija v bližini ali v središču galaksije predstavljata prepričljiv argument za scenarij črne luknje. Simulacija dogodka plimovanja je prikazana spodaj:

Najpomembneje je, da ekipa trdi, da čeprav je supermasivna črna luknja galaksije verjetno večja od 100 milijonov sončnih mas, se verjetno tudi vrti. Vrteče se črne luknje težje požrejo zvezde cele, zato bi ta črna luknja zlahka raztrgala zvezdo, če se vrti dovolj hitro. Nedavne študije bližnjih galaksij kažejo, da so predenje supermasivnih črnih lukenj norma vsaj v soseščini naše galaksije.

Boljše točke

Kljub temu novi podatki in argumenti še zdaleč niso dokončni, trdi Dong. In tudi Leloudasova ekipa in Brown se strinjata, da ni mogoče izključiti izjemnega scenarija supernove.

Na primer, lokacija ASASSN-15lh sama po sebi ne izključuje magnetarove supernove - pravzaprav je bil magnetar odkrit šele pred kratkim v treh svetlobnih letih od središča naše lastne galaksije.

In vodik, ki ga je našla Leloudasova ekipa - tisti, ki je videti kot plin, ki se vrti v bližini gravitacijskega vrtinca črne luknje - morda kljub vsemu ni tako hiter. V drugem novejšem članku so Raffaella Margutti (univerza Harvard) in sodelavci s 6,5-metrskim vesoljskim teleskopom Magellan Clay izmerili spekter z višjo ločljivostjo, kar kaže, da je na videz široka črta lahko kombinacija nekaj ozkih črt, ki predstavljajo počasnejši plin.

Leloudasova ekipa piše: »Naše ugotovitve so bolj skladne z motnjami plimovanja kot superluminozna supernova. . . ", Vendar se Brown in Dong s to izjavo ne strinjata. Dong trdi, da scenarij supernove zmaga na podlagi razpoložljivih opazovanj.

Brown medtem pravi: »Če bi moral izbrati stran, bi se nagnil k interpretaciji črne luknje. Želel pa bi, da bi to podprlo več teoretičnih modelov. . . . Upajmo, da bo to začelo to. "

Če se vsi strinjajo glede ene stvari, dokončnega odgovora še ni. Noben od scenarijev ni popolnoma izključen ali dokazan za pravilnega. In ne glede na ASASSN-15lh - ne glede na to, ali gre za supernovo ali lačno črno luknjo - je kot nobena, ki je še nismo videli.


Predmetna področja ASJC Scopus

  • APA
  • Avtor
  • BIBTEX
  • Harvard
  • Standardno
  • RIS
  • Vancouver

Astronomija: ASASSN-15lh: Zelo super-svetleča supernova. / Dong, Subo Shappee, B. J. Prieto, J. L. Jha, S. W. Stanek, K. Z. Holoien, T. W.S. Kochanek, CS Thompson, TA Morrell, N. Thompson, IB Basu, U. Beacom, JF Bersier, D. Brimacombe, J. Brown, JS Bufano, F. Chen, Ping Conseil, E. Danilet, AB Falco, E. Grupe , D. Kiyota, S. Masi, G. Nicholls, B. Olivares, FE Pignata, G. Pojmanski, G. Simonian, GV Szczygiel, DM Woźniak, PR

V: Znanost, letn. 351, št. 6270, 15. 1. 2016, str. 257-260.

Rezultat raziskave: Prispevek k reviji ›Članek› recenzija

T2 - ASASSN-15lh: Zelo super-svetleča supernova

N1 - Informacije o financiranju: B. Zhangu, L. Hoju, A. Gal-Yamu in B. Katzu se zahvaljujemo za komentar NSF AST-1515927, OSU CCAPP, Mt. Kuba Astronomical Foundation, TAP, SAO, donacija CAS XDB09000000 (SD) NASA Hubble Fellowship (BJS) FONDECYT nepovratna sredstva 1151445, projekt MAS IC120009 (JLP) NSF CAREER nagrada AST-0847157 (SWJ) Ministrstvo za energijo ZDA (DOE) DE-FG02- 97ER25308 (TW-SH) NSF PHY-1404311 (JFB) D. Victor za darovanje opreme (BN) FONDECYT podoktorsko štipendijo 3140326 (FOE) in Program raziskav in razvoja iz državnega laboratorija v Los Alamosu (PRW). B.J.S. je sodelavec Hubbla in Carnegie-Princeton. Vsi podatki, uporabljeni v tem prispevku, so javno objavljeni, vključno s fotometričnimi podatki (tabele S1 do S6) in spektroskopskimi podatki v javnem odlagališču WISeREP (26) (http://wiserep.weizmann.ac.il).

N2 - Poročamo o odkritju ASASSN-15lh (SN 2015L), ki ga interpretiramo kot najsvetlejšo supernovo doslej. Pri rdečem premiku z = 0,2326 je ASASSN-15lh dosegel absolutno magnitudo Mu, AB = -23,5 ± 0,1 in bolometrično svetilnost Lbol = (2,2 ± 0,2) × 1045 ergov s-1, kar je več kot dvakrat svetleje kot katera koli prej znana supernova. Ima nekaj glavnih značilnosti, značilnih za vodiku revne super-svetleče supernove (SLSNe-I), katerih viri energije in predhodniki so trenutno slabo razumljeni. V nasprotju z večino do zdaj znanih SLSNe-I, ki prebivajo v zvezdastih pritlikavih galaksijah, se zdi, da ASASSN-15lh gosti svetlobna galaksija (MK ∼ -25,5) z malo zvezdo. V 4 mesecih od prvega zaznavanja je ASASSN-15lh seval (1,1 ± 0,2) × 1052 ergov in izzval model magnetar za svoj motor.

AB - Poročamo o odkritju ASASSN-15lh (SN 2015L), ki ga interpretiramo kot najsvetlejšo supernovo doslej. Pri rdečem premiku z = 0,2326 je ASASSN-15lh dosegel absolutno magnitudo Mu, AB = -23,5 ± 0,1 in bolometrično svetilnost Lbol = (2,2 ± 0,2) × 1045 ergov s-1, kar je več kot dvakrat svetleje kot katera koli prej znana supernova. Ima nekaj glavnih značilnosti, značilnih za vodiku revne super-svetleče supernove (SLSNe-I), katerih viri energije in predhodniki so trenutno slabo razumljeni. V nasprotju z večino do zdaj znanih SLSNe-I, ki prebivajo v zvezdastih pritlikavih galaksijah, se zdi, da ASASSN-15lh gosti svetlobna galaksija (MK ∼ -25,5) z malo zvezdo. V 4 mesecih od prvega zaznavanja je ASASSN-15lh seval (1,1 ± 0,2) × 1052 ergov in izzval model magnetar za svoj motor.


Vsebina

Odkritja številnih SLSNe v 21. stoletju so pokazala, da ne le, da so bila po velikosti bolj svetleča od večine supernov, verjetno tudi, da na njihove ostanke ne bo vplival tipičen radioaktivni razpad, ki je odgovoren za opazovane energije običajnih supernov. [ potrebno preverjanje ]

SLSNe dogodki uporabljajo ločeno klasifikacijsko shemo, da jih ločijo od običajnih supernov tipa Ia, tipa Ib / Ic in tipa II [7], pri čemer grobo ločijo med spektralnim podpisom dogodkov, bogatih z vodikom, in revnih z vodikom. [ potrebno preverjanje ]

SLSNe, bogate z vodikom, so razvrščene kot tip SLSN-II, pri čemer opaženo sevanje prehaja skozi spreminjajočo se motnost debele rastoče vodikove ovojnice. Večina dogodkov, revnih z vodikom, je razvrščenih kot tip SLSN-I, saj njegovo vidno sevanje nastaja iz velikega rastočega ovoja materiala, ki ga poganja neznan mehanizem. Tretja manj pogosta skupina SLSNe je prav tako revna in nenormalno svetleča, vendar jo očitno napaja radioaktivnost 56 Ni. [8] [ potrebno preverjanje ]

Vse večje število odkritij ugotavlja, da nekateri SLSNe ne spadajo čisto v te tri razrede, zato so opisani nadaljnji podrazredi ali edinstveni dogodki. Mnogi ali vsi SLSN-I kažejo spektre brez vodika ali helija, vendar imajo svetlobne krivulje, primerljive s konvencionalnimi supernovami tipa Ic, in so zdaj klasificirani kot SLSN-Ic. [9] PS1-10afx je nenavadno rdeča SLSN brez vodika z izjemno hitrim vzponom do skoraj rekordne največje svetilnosti in nenavadno hitrim upadanjem. [10] PS1-11ap je podoben tipu Ic SLSN, vendar ima nenavadno počasen vzpon in upad. [9]

Za razlago dogodkov, ki so za velikost ali večji od standardnih supernov, so predlagali najrazličnejše vzroke. Modela kolapsarja in CSM (okolizvezdni material) sta splošno sprejeta in številni dogodki so dobro opaženi. Drugi modeli so še vedno le začasno sprejeti ali pa ostanejo povsem teoretični.

Model Collapsar Uredi

Model collapsar je vrsta nadsvetleče supernove, ki ustvari gravitacijsko zrušen predmet ali črno luknjo. Beseda "kolapsar", okrajšava za "sesedla zvezda", se je prej uporabljala za označevanje končnega produkta gravitacijskega kolapsa zvezd, črne luknje z zvezdno maso. Zdaj se ta beseda včasih nanaša na določen model propada hitro vrtljive zvezde. Ko pride do kolapsa jedra v zvezdi z jedrom, ki je vsaj približno petnajstkrat večje od sončne mase (M ) - čeprav sta tudi kemična sestava in hitrost vrtenja pomembna - energija eksplozije ne zadostuje za izgon zunanjih plasti zvezde in se bo sesula v črno luknjo, ne da bi povzročila viden izbruh supernove.

Zvezda z maso jedra nekoliko pod to gladino - v območju 5–15 M - doživel bo eksplozijo supernove, toda toliko vržene mase pade nazaj na ostanek jedra, da se še vedno sesuje v črno luknjo. Če se taka zvezda vrti počasi, bo ustvarila šibko supernovo, če pa se zvezda vrti dovolj hitro, bo povratni udarec v črno luknjo ustvaril relativistične curke. Energija, ki jo ti curki prenesejo v izvrženo lupino, naredi vidni izbruh bistveno bolj svetleč kot običajna supernova. Curki prav tako oddajajo visokoenergijske delce in gama žarke neposredno navzven in s tem povzročajo izbruhe rentgenskih ali gama žarkov, ki lahko trajajo nekaj sekund ali dlje in ustrezajo dolgotrajnim izbruhom gama žarkov, vendar se zdi, da ne pojasnjujejo kratkotrajni izbruhi gama žarkov.

Zvezde s 5–15 M jedra imajo približno skupno maso 25–90 M , ob predpostavki, da zvezda ni znatno izgubila mase. Takšna zvezda bo še vedno imela vodikov ovoj in bo eksplodirala kot supernova tipa II. Opažene so bile šibke supernove tipa II, vendar ni nobenega dokončnega kandidata za SLSN tipa II (razen tipa IIn, za katerega se domneva, da ni reaktivna supernova). Le najnižje kovinske zvezde III. Zvezde bodo to fazo svojega življenja dosegle z majhno izgubo mase. Druge zvezde, vključno z večino tistih, ki so nam vidne, bodo zaradi velike svetilnosti odpihnile večino svojih zunanjih plasti in postale zvezde Wolf-Rayet. Nekatere teorije predlagajo, da bodo nastale supernove tipa Ib ali tipa Ic, vendar nobenega od teh dogodkov doslej v naravi niso opazili. Številni opaženi SLSNe so verjetno tipa Ic. Tisti, ki so povezani z izbruhi gama-žarkov, so skoraj vedno tipa Ic, saj so zelo dobri kandidati za to, da imajo relativistične curke, ki so nastali z vrnitvijo v črno luknjo. Vendar pa vsi tipi Ic SLSNe ne ustrezajo opazovanim izbruhom gama žarkov, vendar bi bili dogodki vidni le, če bi bil eden od curkov usmerjen proti nam.

V zadnjih letih so številni opazovalni podatki o dolgotrajnih izbruhih gama žarkov bistveno povečali naše razumevanje teh dogodkov in jasno pokazali, da model kolapsarja povzroča eksplozije, ki se le podrobno razlikujejo od bolj ali manj običajnih supernov in imajo energijo v razponu od približno običajne na približno 100-krat večje.

Dober primer kolapsarnega SLSN je SN 1998bw, [11] ki je bil povezan z izbruhom gama žarkov GRB 980425. Zaradi značilnih spektralnih lastnosti v radijskem spektru je razvrščen kot supernova tipa Ic, kar kaže na prisotnost relativističnega zadeve.

Model krožnega zvezdnega materiala Uredi

Skoraj vsi opazovani SLSNe so imeli spektre, podobne supernovi tipa Ic ali tipa IIn. Domneva se, da tipa Ic SLSNe proizvajajo curki od rezervnega dela do črne luknje, vendar imajo tip IIn SLSNe bistveno drugačne svetlobne krivulje in niso povezani z izbruhi gama žarkov. Vse supernove tipa IIn so vdelane v gosto meglico, verjetno iztisnjeno iz same rodovitne zvezde, in ta okolizvezdni material (CSM) naj bi bil vzrok za dodatno svetilnost. [12] Ko se material, izpuščen v začetni normalni eksploziji supernove, sreča z gosto meglico ali prahom blizu zvezde, udarni val učinkovito pretvori kinetično energijo v vidno sevanje. Ta učinek močno poveča te dolgotrajne in izjemno svetleče supernove, čeprav je bila začetna eksplozivna energija enaka kot pri običajnih supernovah.

Čeprav bi kateri koli tip supernove potencialno lahko povzročil tip IIn SLSNe, teoretične omejitve glede okoliških velikosti in gostote CSM kažejo, da bo skoraj vedno nastala iz same centralne rodovne zvezde tik pred opaženim dogodkom supernove. Takšne zvezde so verjetno kandidati za hipergigane ali LBV, za katere se zdi, da imajo znatno izgubo mase zaradi Eddingtonove nestabilnosti, na primer SN2005gl. [13]

Supernova nestabilnosti parov Uredi

Druga vrsta suma SLSN je supernova parne nestabilnosti, katere SN 2006gy [14] je morda prvi opaženi primer. Ta dogodek supernove je bil opažen v galaksiji, oddaljeni približno 238 milijonov svetlobnih let (73 megaparsekov) od Zemlje.

Teoretična podlaga za propad parne nestabilnosti je bila znana že več desetletij [15] in je bila predlagana kot prevladujoči vir elementov z višjo maso v zgodnjem vesolju, ko so eksplodirale supermasivne zvezde III. V supernovi z dvojno nestabilnostjo učinek proizvodnje parov povzroči nenaden padec tlaka v jedru zvezde, kar vodi do hitrega delnega kolapsa. Gravitacijska potencialna energija zaradi kolapsa povzroči pobeg jedra jedra, ki v celoti moti zvezdo in ne pušča ostankov.

Modeli kažejo, da se ta pojav dogaja le pri zvezdah z izredno nizko kovinskostjo in masami, ki so med približno 130 in 260-krat večjim od Sonca, zaradi česar so v lokalnem vesolju zelo malo verjetne. Čeprav naj bi prvotno SLSN eksplozije povzročili stotine krat večje od supernove, sedanji modeli napovedujejo, da dejansko proizvajajo svetilnosti, ki se gibljejo od približno enakih kot običajna jedra, ki se porušijo, do 50-krat svetlejših, čeprav ostanejo svetle še veliko dlje. [16]

Magnetarjeva sprostitev energije Uredi

Modeli ustvarjanja in poznejšega vrtenja magnetarja dajejo veliko večje svetilnosti kot običajni dogodki supernove [17] [18] in se ujemajo z opaženimi lastnostmi [19] [20] vsaj nekaterih SLSNe. V primerih, ko supernova parne nestabilnosti morda ni primerna za razlago SLSN, [21] je bolj verjetno verjetna razlaga magnetarja.

Drugi modeli Uredi

Še vedno obstajajo modeli eksplozij SLSN, ki nastanejo iz binarnih sistemov, belih pritlikavih ali nevtronskih zvezd v nenavadnih razporeditvah ali v postopku združitve, nekateri pa naj bi upoštevali nekatere opažene izbruhe gama žarkov.


Skrivnost super svetle supernove je morda pravkar rešena

Eksplozija se je verjetno zgodila v gosti lupini snovi, ki jo je odlila spremljevalna zvezda.

Zdaj je mogoče razložiti eno najsvetlejših zvezdnih eksplozij, ki so jih kdaj koli odkrili. Izhaja iz detonacije mrtve zvezde v gosti lupini snovi, ki je bila izpuščena iz zvezde te spremljevalke, kaže nova študija.

Supernove so eksplozije, ki se lahko zgodijo, ko zvezde umrejo, bodisi potem, ko zvezde zgorejo vse svoje gorivo bodisi dobijo nenaden dotok novega goriva. Ti izbruhi lahko na kratko zasijejo vsa druga sonca v galaksijah teh zvezd, zaradi česar so vidni s pol poti vesolja.

Pred kratkim so znanstveniki odkrili redko vrsto eksplodirajočih zvezd, znano kot superluminozne supernove. Te eksplozije so do 100-krat svetlejše kot običajne supernove, vendar predstavljajo manj kot 0,1% vseh supernov.

Veliko ostaja neznanega o tem, katere moči nadsvetlobnih supernov sproščajo veliko več energije, kot lahko razloži kateri koli standardni mehanizem za napajanje supernov. Znanstveniki so se osredotočili na več informacij o tem, kaj poganjajo te izredne eksplozije SN 2006gy, ena prvih znanih nadsvetlečih supernov. SN 2006gy occurred in a galaxy 240 million light-years away and was the brightest and most energetic supernova ever recorded when it was discovered, in 2006.

A little more than a year after SN 2006gy was spotted, researchers detected an unusual spectrum of light from the supernova. Now, scientists have deduced that this light came from an envelope of iron around the supernova, revealing clues as to what might have caused the explosion.

The researchers developed computer models of what kind of light would be generated by envelopes of iron with various masses, temperatures, clumping patterns and other properties. They found that the wavelengths and energies of light seen from SN 2006gy likely came from a huge amount of iron — "over a third of the sun's mass" — expanding at about 3,355 mph (5,400 km/h), study lead author Anders Jerkstrand, an astrophysicist at the Max Planck Institute for Astrophysics in Garching, Germany, told Space.com.

Initial analysis of SN 2006gy suggested that the supernova happened after a giant star ran out of fuel, with the star's core then collapsing under its own weight into an extraordinarily dense nugget in a fraction of a second and rebounding with a giant blast outward. However, such a "core-collapse" supernova likely would not have generated an iron envelope with the kind of mass and expansion rate that the new study calculated.

Instead, a scenario consistent with the new findings suggests that SN 2006gy was a so-called Type Ia supernova, which occurs when one star pours enough fuel onto a dead star known as a white dwarf to trigger an extraordinary nuclear explosion. (White dwarfs are the superdense, Earth-size cores of stars that exhausted all their fuel and shed their outer layers without catastrophic explosions.)

Specifically, the scenario called for a white dwarf in a close binary orbit with a hydrogen-rich companion star. "Such systems are in fact well known and common — the so-called cataclysmic variables, of which we know of several hundred," Jerkstrand said.

When such a companion star gets old, it swells, trapping the white dwarf in its expanding shell. The resulting friction "causes the white dwarf to spiral towards the center, and at the same time, the envelope material is ejected," Jerkstrand said.

Normally in such binary systems, the white dwarf may spend millions or billions of years spiraling toward the center of its companion before exploding as a Type Ia supernova, Jerkstrand said. However, with SN 2006gy, the researchers suspected that the white dwarf may have exploded "within only about a century since the initiation of the inspiral phase," he said.

This supernova then slammed into the dense shell of material ejected from the white dwarf's companion star, which was still relatively nearby. Striking this envelope would have been "like hitting a brick wall, and most of the motion energy of the supernova was transformed into light in this collision," explaining why SN 2006gy was so bright, Jerkstrand said.

A few other superluminous supernovas share similar properties with SN 2006gy. That similarity suggests that these supernovas also share the same underlying mechanics, the researchers said.

Future research can investigate how binary systems that might give rise to such superluminous supernovas may form. Researchers could also look into what exactly might trigger a Type Ia supernova from white dwarfs in such systems only a century or so after they spiral toward the centers of their companions.

"Did the supernova occur as the inspiraling white dwarf encountered another compact object

at the center of the companion, or did it accrete matter until it became too massive and exploded?" Jerkstrand said.

The scientists detailed their findings in the Jan. 24 issue of the journal Science.


World's first 3-D simulations of superluminous supernovae

The nebula phase of the magnetar-powered super-luminous supernova from our 3D simulation. At the moment, the supernova ejecta has expanded to a size similar to the solar system. Large scale mixing appears at the outer and inner region of ejecta. The resulting light curves and spectra are sensitive to the mixing that depends on stellar structure and the physical properties of magnetar. Credit: Ken Chen

For most of the 20th century, astronomers have scoured the skies for supernovae—the explosive deaths of massive stars—and their remnants in search of clues about the progenitor, the mechanisms that caused it to explode, and the heavy elements created in the process. In fact, these events create most of the cosmic elements that go on to form new stars, galaxies, and life.

Because no one can actually see a supernova up close, researchers rely on supercomputer simulations to give them insights into the physics that ignites and drives the event. Now for the first time ever, an international team of astrophysicists simulated the three-dimensional (3-D) physics of superluminous supernovae—which are about a hundred times more luminous than typical supernovae. They achieved this milestone using Lawrence Berkeley National Laboratory's (Berkeley Lab's) CASTRO code and supercomputers at the National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC). A paper describing their work was published in Astrofizični časopis.

Astronomers have found that these superluminous events occur when a magnetar—the rapidly spinning corpse of a massive star whose magnetic field is trillions of times stronger than Earth's—is in the center of a young supernova. Radiation released by the magnetar is what amplifies the supernova's luminosity. But to understand how this happens, researchers need multidimensional simulations.

"To do 3-D simulations of magnetar-powered superluminous supernovae, you need a lot of supercomputing power and the right code, one that captures the relevant microphysics," said Ken Chen, lead author of the paper and an astrophysicist at the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA), Taiwan.

The turbulent core of a magnetar bubble inside the superluminous supernovae. Color coding shows densities. The magnetar is located at the center of this image and two bipolar outflows are emitted from it. The physical size of the outflow is about 10,000 km. Credit: Ken Chen

He adds that the numerical simulation required to capture the fluid instabilities of these superluminous events in 3-D is very complex and requires a lot of computing power, which is why no one has done it before.

Fluid instabilities occur all around us. For instance, if you have a glass of water and put some dye on top, the surface tension of the water will become unstable and the heavier dye will sink to the bottom. Because two fluids are moving past each other, the physics of this instability cannot be captured in one dimension. You need a second or third dimension, perpendicular to height to see all of the instability. At the cosmic scale, fluid instabilities that lead to turbulence and mixing play a critical role in the formation of cosmic objects like galaxies, stars, and supernovae.

"You need to capture physics over a range of scales, from very large to really tiny, in extremely high-resolution to accurately model astrophysical objects like superluminous supernovae. This poses a technical challenge for astrophysicists. We were able to overcome this issue with a new numerical scheme and several million supercomputing hours at NERSC," said Chen.

For this work, the researchers modeled a supernova remnant approximately 15-billion kilometers wide with a dense 10-kilometer wide magnetar inside. In this system, the simulations show that hydrodynamic instabilities form on two scales in the remnant material. One instability is in the hot bubble energized by the magnetar and the other occurs when the young supernova's forward shock plows up against ambient gas.

Turbulent core of magnetar bubble inside the superluminous supernovae. Color coding shows the densities. The magnetar is located at the center of this image. Strong turbulence is caused by the radiation from the central magnetar. Credit: Ken Chen

"Both of these fluid instabilities cause more mixing than would normally occur in a typical supernova event, which has significant consequences for the light curves and spectra of superluminous supernovae. None of this would have been captured in a one-dimensional model," said Chen.

They also found that the magnetar can accelerate calcium and silicon elements that were ejected from the young supernova to velocities of 12,000 kilometers per second, which account for their broadened emission lines in spectral observations. And that even energy from weak magnetars can accelerate elements from the iron group, which are located deep in the supernova remnant, to 5,000 to 7,000 kilometers per second, which explains why iron is observed early in core-collapse supernovae events like SN 1987A. This has been a long-standing mystery in astrophysics.

"We were the first ones to accurately model a superluminous supernova system in 3-D because we were fortunate to have access to NERSC supercomputers," said Chen. "This facility is an extremely convenient place to do cutting-edge science."


Iron in the Fire

Now, a new understanding of old observations casts doubt on the massive-star scenario.

Jerkstrand and colleagues began by investigating a series of unidentified emission lines seen in a spectrum taken just over a year after the supernova went off. By trawling through atomic line lists, Jerkstrand’s team was surprised to find that the mystery lines coincided with those produced by neutral iron.

Anders Jerkstrand and colleagues traced previously unidentified emission lines in the spectrum of SN 2006gy to the presence of neutral iron. The red line shows the observed spectrum the black curve shows the theoretical iron spectrum.
MPA

The core-collapse of a massive star doesn’t usually leave much iron behind. But a Type Ia supernova does. This explosive event happens when a white dwarf, the remnant of a less massive star, eats too much and detonates. A Type Ia supernova can leave behind iron in quantities around half the Sun’s mass. (That’s a lot of iron!) Based on the iron emission lines in SN 2006gy’s spectrum, Jerkstrand and colleagues calculated that the event had produced at least a third the Sun’s mass in iron.

But Type Ia supernovae are not anywhere as bright as SN 2006gy was. A detonating white dwarf would have had to convert almost all of its energy into radiation to produce that much light. That can happen, Jerkstrand explains, if the explosion slams into a shell that’s much more massive than the exploding dwarf itself.

So, here’s what the team proposes:

As the white dwarf was siphoning mass off of its giant companion star, the two stars spiraled toward each other. They came so close, in fact, that they shared a common envelope, basically trading gas between them. But that envelope wasn’t stable. As the stars continued to spiral inward, the common envelope was ejected so­me 10 to 200 years before the stellar cores merged and exploded. This scenario explains the connection between the mass ejection and the supernova itself.


SN 2017egm: ‘Heavy Metal’ Superluminous Supernova Discovered in NGC 3191

At a distance of 420 million light-years, the recently-discovered SN 2017egm is the nearest Type I superluminous supernova to date, and the first near the center of a massive spiral galaxy. Its discovery challenges current ideas of how and where such extreme supernovae occur.

SDSS DR14 image of the massive spiral galaxy NGC 3191 the cross-hairs mark the position of SN 2017egm. Image credit: SDSS.

Supernovae are some of the most energetic events in the Universe.

When a massive star runs out of fuel, it can collapse onto itself and create a spectacular explosion that briefly outshines an entire galaxy, dispersing vital elements into space.

Superluminous supernovae are up to 100 times brighter than a typical supernova, but astronomers still don’t know exactly what kinds of stars give rise to their luminosity or what physical processes are involved.

SN 2017egm, also known as Gaia17biu, was discovered by ESA’s Gaia satellite on May 23, 2017, in the spiral galaxy NGC 3191.

The host galaxy lies 420 million light-years away from Earth, making SN 2017egm about three times closer than any other superluminous supernova previously seen.

SN 2017egm was initially classified as a luminous type II supernova.

The classification was later revised by Kavli Institute astronomer Dr. Subo Dong and co-authors, when the follow-up observations with the Nordic Optical Telescope revealed unusual features.

The researchers realized that NGC 3191 was very surprising, as virtually all known superluminous supernovae have been found in dwarf galaxies that are much smaller than spiral galaxies like the Milky Way.

Building on this discovery, a team led by Dr. Matt Nicholl from the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) found that the host galaxy has a high concentration of elements heavier than hydrogen and helium, which astronomers call ‘metals.’

This is the first clear evidence for a metal-rich birthplace for a superluminous supernova.

The dwarf galaxies that usually host superluminous supernovae are known to have a low metal content, which was thought to be an essential ingredient for making these explosions.

“Superluminous supernovae were already the rock stars of the supernova world. We now know that some of them like heavy metal, so to speak, and explode in galaxies like our own Milky Way,” Dr. Nicholl said.

“If one of these went off in our own Galaxy, it would be much brighter than any supernova in recorded human history and would be as bright as the full Moon,” added team member Professor Edo Berger, also of the CfA.

“However, they’re so rare that we probably have to wait several million years to see one.”

The team also found more clues about the nature of SN 2017egm.

“Our study supports the idea that a rapidly spinning, highly magnetized neutron star, called a magnetar, is likely the engine that drives the incredible amount of light generated by these supernovae,” the astronomers said.

“While the brightness of SN 2017egm and the properties of the magnetar that powers it overlap with those of other superluminous supernovae, the amount of mass ejected by SN 2017egm may be lower than the average event.”

“This difference may indicate that the massive star that led to SN 2017egm lost more mass than most superluminous supernova progenitors before exploding. The spin rate of the magnetar may also be slower than average.”

These results show that the amount of metals has at most only a small effect on the properties of a superluminous supernova and the engine driving it.

However, the metal-rich variety occurs at only about 10% of the rate of the metal-poor ones.

The team’s findings will be published in the Astrophysical Journal Letters. The article is also publicly available at arXiv.org.

Matt Nicholl et al. 2017. The superluminous supernova SN 2017egm in the nearby galaxy NGC 3191: a metal-rich environment can support a typical SLSN evolution. ApJL, accepted for publication arXiv: 1706.08517