Supernova född observerad för första gången

Medan peering på hennes datorskärm för fyra månader sedan förväntades astronomen Alicia Soderberg se den lilla glödande fläcken på en månad gammal supernova. Men vad hon och hennes kollega såg istället var en konstig, extremt ljus, fem minuters utbrott av röntgenstrålar.

Med den observationen blev de första astronomerna för att fånga en stjärna i exploderingslagen.

"I åratal har vi drömt om att se en stjärna precis som den exploderade, men faktiskt att hitta en är en gång i livet, händelse", säger Soderberg, en Hubble och Carnegie Princeton-stipendiat vid Princeton University.

Upptäckten, detaljerad i 22 maj utgåva av tidningen Natur, kommer att kasta ljus på de tidiga stadierna av denna våldsamma stjärndöd, som agerar som en avkodningsnyckel eller "Rosetta Stone" för supernova-studier, som Soderberg uttrycker det.

En analys av den energi som släpptes ut av den nya supernovaen, kallad SN 2008D, kan hjälpa astronomer att bättre förstå denna explosiva process och egenskaperna hos stjärnorna som leder till det.

Röntgen "breakout"

En typisk supernova uppstår när kärnan i en massiv stjärna går ur kärnbränsle och kollapsar under sin egen gravitation för att bilda ett ultraljudsobjekt som kallas en neutronstjärna. Men bara så mycket material kan komprimera till neutronstjärnan, så några av de ursprungliga stjärnans kollapsande gasformiga yttre skikt kan inte passa; I stället förklarade de helt enkelt av neutronstjärnan, förklarade Soderberg, utlösande en chockvåg som plogar tillbaka genom de yttre skikten och blåser stjärnan till smithereens.

Astronomer hade förutspått i decennier att denna "breakout" -fas skulle producera en röntgenblastning som varade i flera minuter, men tills Soderberg och Princeton postdoktorforskare Edo Berger upptäckte, hade ingen någonsin observerat signalen. Supernovaer hittades bara när de ljusnade dagar eller veckor efter deras första explosion.

"Med hjälp av de kraftfullaste radio-, optiska och röntgen-teleskopen på marken och i rymden kunde vi så småningom observera explosionsutvecklingen redan från början, berättade Berger. "Detta bekräftade så småningom att den stora röntgenblastningen markerade födelsen av en supernova."

Upptäckten var ett fall av serendipity, sade Soderberg, som laget hade NASAs Swift-satellit pekade på NGC 2770 för att observera supernova SN 2007uy (som befann sig 90 miljoner ljusår från jorden i konstellationsjönxen) och råkade fånga röntgenutbrotten.

"Vi var på rätt plats, vid rätt tidpunkt, med rätt teleskop den 9 januari och bevittnade historia," sa Soderberg.

Övergripande övervakning

Efter att ha observerat röntgenutbrotten, lade Soderberg en internationell observationskampanj, med teleskop över hela världen som gick in på att övervaka babyns supernova, inklusive rymdteleskopet Hubble, Gemini South Telescope i Chile, Lick Observatory och Keck I teleskopet i Hawaii, bland andra.

De kombinerade observationerna bidrog till att sätta igång energin i den ursprungliga röntgenbursten och visade att den var en typisk typ Ibc-supernova som uppstår när en massiv kompakt stjärna exploderar.

Observationerna kommer också att ge insikt i supernovas tidiga stadier.

"Den här första instansen att fånga röntgensignaturen för stjärndöd kommer att hjälpa oss att fylla i mycket luckor om egenskaperna hos massiva stjärnor, födelsen av neutronstjärnor och svarta hål och effekterna av supernova på deras miljöer, "säger Neil Gehrels, huvudforskare för Swift-satelliten.

Att studera denna initiala röntgenutbrott kommer också att ge astronomer en signatur för att hjälpa dem att spionera andra nyfödda supernovaer och ställa in explosionstid inom några sekunder, i stället för några dagar, som tidigare tidsberäkningar.

"Vi vet också nu hur röntgenmönstret ska leta efter," sade Gehrels. "Förhoppningsvis kommer vi att kunna hitta många fler supernova på det här kritiska ögonblicket."

  • Video: Supernova Destroyer / Skapare
  • Rösta nu: De främsta sakerna i rymden
  • Top 10 Star Mysteries