Inte alla supernovor är skapade lika, finner astronomer. En svag supernova som hittats av internationella forskarlag liknar ingenting tidigare, och kan inte förklaras av konventionella insikter om dessa exploderande stjärnor. Fram till nu hade bara två grundläggande typer av supernovor observerats. Men nu verkar det finnas en tredje.
'Supernovaexplosionen är den mest energiska och briljanta händelsen som händer i universum,' sa Dae-Sik Moon från University of Toronto, och en del av ett team som publicerade sina resultat denna vecka i Natur. 'Den är rik på information, inte bara om hur stjärnor dör, utan om att förstå livets ursprung och universums expansion. Men den här är förvånansvärt annorlunda.”
De två första typerna av supernova är antingen heta, unga jättar som går ut i en våldsam uppvisning när de kollapsar under sin egen vikt, eller gamla, täta vita dvärgar som blåser upp i en termonukleär explosion.
Vita dvärgstjärnor består huvudsakligen av kol och syre, och även om supernovan, SN2005E, verkar vara från ett vitt dvärgsystem, saknar den kol och syre och är istället rik på helium.
Miljön för SN 2005E. Bilden till vänster visar NGC 1032, supernovans värdgalax, före supernovaexplosionen. Upptäckten av supernovan SN 2005E visas till höger. Notera supernovans avlägsna placering (markerad med pilen) i förhållande till dess värd, cirka 750 000 ljusår från galaxkärnan. Kredit: Sloan Digital Sky Survey / Lick Observatory
SN2005E upptäcktes första gången den 13 januari 2005 i den närliggande galaxen NGC1032, och sedan dess har forskare gjort olika observationer av den med olika teleskop.
Å ena sidan var mängden material som slungades ut från supernovan för liten för att den skulle komma från en exploderande jätte. Dessutom antydde dess läge, långt från de livliga nav där nya stjärnor bildas, att det var en äldre stjärna som hade hunnit vandra bort från sin födelseplats. Å andra sidan matchade dess kemiska makeup inte det som vanligtvis ses i den andra typen.
'Det var tydligt', sa huvudförfattaren Hagai Perets från Weizmann Institute i Israel och Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 'att vi såg en ny typ av supernova.'
SN 2005E hade ovanligt höga halter av grundämnena kalcium och titan, som är produkter av en kärnreaktion som involverar helium, snarare än kol och syre.
'Vi har aldrig tidigare sett ett spektrum som detta', säger Paolo Mazzali från Max-Planck Institute for Astrophysics. 'När den mottagande stjärnan har samlat på sig en viss mängd börjar heliumet brinna explosivt. De unika processerna som producerar vissa kemiska grundämnen i dessa explosioner skulle kunna lösa några av pussel relaterade till kemisk anrikning. Detta kan till exempel vara den huvudsakliga källan till titan.'
Datorsimuleringar för att se vilken typ av process som kunde ha producerat ett sådant resultat tyder på att ett par vita dvärgar är inblandade; en av dem stjäl helium från den andra. När tjuvstjärnans heliumlast stiger förbi en viss punkt inträffar explosionen.
'Givningsstjärnan är förmodligen helt förstörd i processen, men vi är inte helt säkra på tjuvstjärnans öde', säger teammedlemmen Avisay Gal-Yam.
Faktum är att astronomerna säger att dessa relativt svaga explosioner kanske inte är så sällsynta.
Alex Filippenko från UC Berkeley professor och kollega Dovi Poznanski, båda del av teamet som studerar SN 2005E rapporterade i november förra året en annan supernova, SN 2002bj, som de tror exploderade av en liknande mekanism: antändning av ett heliumlager på en vit dvärg.
'SN 2002bj är utan tvekan lik SN 2005E, men har några tydliga observationsskillnader också,' sa Filippenko. 'Det var sannolikt en vit dvärg som samlade helium från en medföljande stjärna, även om detaljerna i explosionen verkar ha varit annorlunda eftersom spektra och ljuskurvorna skiljer sig.'
Men den här nya typen av supernova kan förklara några förbryllande fenomen i universum. Till exempel har nästan alla grundämnen som är tyngre än väte och helium skapats i och spridits av supernovor; den nya typen kan hjälpa till att förklara förekomsten av kalcium i både universum och i våra kroppar.
Det kan också förklara observerade koncentrationer av partiklar som kallas positroner i mitten av vår galax. Positroner är identiska med elektroner, men med en motsatt laddning, och vissa har antagit att sönderfallet av ännu osynliga 'mörk materia'-partiklar kan vara ansvarigt för deras närvaro. Men en av produkterna från den nya supernovan är en radioaktiv form av titan som, när den sönderfaller, avger positroner.
'Mörk materia kan eller kanske inte existerar,' sa Gal-Yam, 'men dessa positroner kan lika gärna förklaras av den tredje typen av supernova.'
Andra forskare inkluderar: Iair Arcavi och Michael Kiewe från Weizmann-institutets fysikfakultet, astronomer från Scuola Normale Superiore, Pisa och INAF/Padova-observatoriet i Italien, prof. David Arnett från University of Arizona och forskare från hela USA , Kanada, Chile och Storbritannien.
Originalpublikationer:
H.B. Perets, A. Gal-Yam, P. Mazzali et al., 'En ny typ av stjärnexplosion från en heliumrik progenitor,' Nature, 20 maj 2010.
A. Gal-Yam, P. Mazzali, E. O. Ofek, et al., 'Supernova 2007bi var en supernovaexplosion med parinstabilitet,' Nature, Vol. 462, sid. 624-627, 3 december 2009.
Källor: Max Planck-institutet , EurekAlert , Weismaninstitutet EurekAlert