Attēla kredīts: ESO
Jaunie dati, kas apkopoti Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielajā teleskopā (VLT), šķiet, norāda, ka eksplodējot, supernovas varētu nebūt simetriskas - to spilgtums mainās atkarībā no tā, kā jūs uz tām skatāties. Ja tie ir gaišāki vai tumšāki atkarībā no tā, kā jūs uz tiem skatāties, tas var izraisīt kļūdas jūsu attāluma aprēķinos. Bet jaunais pētījums norāda, ka laika gaitā tie kļūst simetriskāki, tāpēc pirms aprēķinu veikšanas astronomiem vienkārši jāpagaida nedaudz laika.
Starptautiska astronomu komanda [2] veica jaunus un ļoti sīkus supernovas novērojumus tālā galaktikā ar ESO ļoti lielu teleskopu (VLT) Paranal Observatory (Čīle). Tie pirmo reizi parāda, ka īpaša veida supernova, ko izraisa “baltā pundura” eksplozija, blīva zvaigzne ar masu ap Sauli, ir asimetriska sākotnējās izplešanās fāzēs.
Šī novērojuma nozīmīgums ir daudz lielāks, nekā var šķist no pirmā acu uzmetiena. Šim īpašajam supernovas veidam, kas apzīmēts kā “Ia tips”, ir ļoti liela loma pašreizējos mēģinājumos noteikt Visumu. Jau sen tiek pieņemts, ka Ia tipa supernovām ir tāds pats iekšējais spilgtums, nopelnot tām segvārdu kā “standarta sveces”.
Ja tā, novērotās spilgtuma atšķirības starp atsevišķām šāda veida supernovām vienkārši atspoguļo to atšķirīgos attālumus. Tas un tas, ka šo supernovu konkurentu maksimālais spilgtums viņu vecākajās galaktikās ir ļāvis izmērīt attālumus pat ļoti attālām galaktikām. Dažas acīmredzamas nesen konstatētās neatbilstības ir novedušas pie kosmiskā paātrinājuma atklāšanas.
Tomēr šis pirmais sprādziena asimetrijas novērojums skaidrā izteiksmē Ia tipa supernovā nozīmē, ka precīzs šāda objekta spilgtums būs atkarīgs no leņķa, no kura tas ir redzams. Tā kā šis leņķis nav zināms nevienai konkrētai supernovai, tas acīmredzami rada zināmu nenoteiktību šāda veida pamata attāluma mērījumos Visumā, kas nākotnē jāņem vērā.
Par laimi, VLT dati arī parāda, ka, ja jūs nedaudz pagaidāt - kas novērojumu ziņā ļauj dziļāk ieskatīties paplašinošajā ugunsbumbā -, tad tas kļūst sfēriskāks. Tāpēc supernovu attāluma noteikšana, kas tiek veikta šajā vēlākajā posmā, būs precīzāka.
Supernovas sprādzieni un kosmiskie attālumi
Ia tipa supernovas notikumu laikā eksplodē zvaigznes, kuru sākotnējā masa ir līdz pat dažām reizēm lielāka nekā Saule (tā saucamās “baltās punduru zvaigznes”), atstājot neko citu kā tikai strauji augošu “stardust” mākoni.
Ia tipa supernovas acīmredzot ir diezgan līdzīgas viena otrai. Tas viņiem sniedz ļoti noderīgu lomu kā “standarta sveces”, ko var izmantot kosmisko attālumu mērīšanai. Viņu maksimālais spilgtums konkurē ar viņu vecākās galaktikas spožumu, tādējādi tos kvalificējot kā galvenos kosmiskos kritērijus.
Astronomi ir izmantojuši šo laimīgo apstākli, lai izpētītu mūsu Visuma izplešanās vēsturi. Viņi nesen nonāca pie principiāla secinājuma, ka Visums paplašinās paātrinoties, sk. ESO PR 21/98, 1998. gada decembris (sk. Arī tīmekļa vietni Supernova Acceleration Probe).
Baltas pundurzvaigznes eksplozija
Visplašāk pieņemtajos Ia tipa supernovu modeļos pirms sprādziena baltā pundura zvaigzne riņķo ap saulei līdzīgu pavadoņu zvaigzni, ik pēc dažām stundām pabeidzot revolūciju. Ciešas mijiedarbības dēļ zvaigzne pavadone nepārtraukti zaudē masu, no kuras daļu balto punduri uzņem (astronomiskajā terminoloģijā: “akreditēts”).
Baltais punduris attēlo Saules tipa zvaigznes priekšpēdējo pakāpi. Kodolreaktorā tā kodolā jau sen ir beigusies degviela, un tagad tas ir neaktīvs. Tomēr kādā brīdī akumulējošā materiāla stiprinājuma svars būs tik palielinājis spiedienu baltā pundura iekšpusē, ka tur esošie kodolpelni aizdegsies un sāks degt vēl smagākos elementos. Šis process ļoti ātri kļūst nekontrolēts, un dramaturģiskā notikumā visa zvaigzne tiek izpūsta gabalos. Ir redzama ārkārtīgi karsta uguns bumba, kas bieži vien pārspēj saimnieka galaktiku.
Sprādziena forma
Lai arī visām Ia tipa supernovām ir diezgan līdzīgas īpašības, līdz šim nekad nav bijis skaidrs, cik līdzīgs šāds notikums parādīsies novērotājiem, kuri to skata no dažādiem virzieniem. Visas olas izskatās līdzīgas un neatšķiras viena no otras, ja tās aplūko no viena un tā paša leņķa, bet sānskats (ovāls) acīmredzami atšķiras no gala skata (apaļš).
Un patiešām, ja Ia tipa supernovas sprādzieni būtu asimetriski, tie spīdētu ar atšķirīgu spilgtumu dažādos virzienos. Tāpēc dažādu supernovu novērojumus - kas redzami dažādos leņķos - nevar tieši salīdzināt.
Tomēr, nezinot šos leņķus, astronomi secinās nepareizus attālumus, un tiks apšaubīta šīs pamatmetodes precizitāte Visuma struktūras noteikšanai.
Polarimetrija uz glābšanu
Vienkāršs aprēķins parāda, ka pat VLT interferometra (VLTI) ērgļa acīm acis visas supernovas kosmoloģiskos attālumos parādīsies kā neatrisināti gaismas punkti; viņi vienkārši ir pārāk tālu. Bet ir vēl viens veids, kā noteikt leņķi, kādā tiek skatīta konkrētā supernova: polarimetrija ir viltības nosaukums!
Polarimetrija darbojas šādi: gaismu veido elektromagnētiski viļņi (vai fotoni), kas svārstās noteiktos virzienos (plaknēs). Gaismas atstarošana vai izkliede dod priekšroku noteiktām elektriskā un magnētiskā lauka orientācijām pār citām. Tāpēc polarizējošās saulesbrilles var izfiltrēt saules gaismas spīdumu, kas atstaro dīķi.
Kad gaisma izkaisās pa paplašinātiem supernovas gružiem, tā saglabā informāciju par izkliedējošo slāņu orientāciju. Ja supernova ir sfēriski simetriska, visas orientācijas būs vienādi un vidēji izlīdzinās, tāpēc nebūs neto polarizācijas. Tomēr, ja gāzes apvalks nav apaļš, uz gaismas tiek parādīta neliela tīkla polarizācija.
"Pat diezgan ievērojamas asimetrijas gadījumā polarizācija ir ļoti maza un tik tikko pārsniedz viena procenta līmeni", saka Dītrihs Baade, ESO astronoms un komandas loceklis, kas veica novērojumus. “Lai tos izmērītu, ir nepieciešams ļoti jutīgs un stabils instruments. ”
Atšķirību mērīšana vājā un tālā gaismas avotā, kas ir mazāka par vienu procentu, ir ievērojams novērošanas uzdevums. “Tomēr ESO ļoti lielais teleskops (VLT) piedāvā precizitāti, gaismas savākšanas jaudu, kā arī specializētās ierīces, kas vajadzīgas tik prasīgam polarimetriskajam novērojumam,” skaidro Dītrihs Baade. “Bet šis projekts nebūtu bijis iespējams, ja VLT netiktu darbināts servisa režīmā. Patiešām nav iespējams paredzēt, kad eksplodēs supernova, un mums visu laiku jābūt gataviem. Tikai servisa režīms ļauj veikt novērojumus īsā laikā. Pirms dažiem gadiem ESO direktorāts bija tālejošs un drosmīgs lēmums likt tik lielu uzsvaru uz apkalpošanas režīmu. Un kompetentu un uzticīgu ESO astronomu komanda uz Paranal lika šai koncepcijai praktiskus panākumus, ”viņš piebilst.
Astronomi [1] izmantoja VLT daudzrežīmu FORS1 instrumentu, lai novērotu SN 2001el, Ia tipa supernovu, kas tika atklāta 2001. gada septembrī galaktikā NGC 1448, sk. PR Photo 24a / 03 60 miljonu gaismas gadu attālumā.
Novērojumi, kas iegūti aptuveni nedēļu pirms šīs supernovas maksimālā spilgtuma sasniegšanas ap 2. oktobri, atklāja polarizāciju 0,2–0,3% līmenī (PR Photo 24b / 03). Blakus maksimālajam apgaismojumam un līdz divām nedēļām pēc tam polarizācija joprojām bija mērāma. Sešas nedēļas pēc maksimālās vērtības polarizācija bija noslīdējusi zemāk par nosakāmu.
Šī ir pirmā reize, kad ir konstatēts, ka normālai Ia tipa supernovai ir tik skaidri izteikti asimetrijas pierādījumi.
Ieskatoties dziļāk supernovā
Tūlīt pēc supernovas eksplozijas lielākā daļa izraidīto vielu pārvietojas ar ātrumu ap 10 000 km / sek. Šīs paplašināšanas laikā attālākie slāņi kļūst arvien caurspīdīgāki. Ar laiku tādējādi var ieskatīties dziļāk un dziļāk supernovā.
Tāpēc SN 2001el izmērītā polarizācija sniedz pierādījumus tam, ka supernovas attālākās daļas (kuras pirmo reizi redzamas) ir ievērojami asimetriskas. Vēlāk, kad VLT novērojumi “iespiežas” dziļāk supernovas sirds virzienā, sprādziena ģeometrija kļūst arvien simetriskāka.
Ja modelē pēc saplacinātas sfērveida formas, SN 2001el izmērītā polarizācija nozīmē mazās un lielās ass attiecību aptuveni 0,9, pirms tiek sasniegts maksimālais spilgtums, un sfēriski simetrisku ģeometriju, sākot no aptuveni vienas nedēļas pēc šī maksimuma un turpmāk.
Kosmoloģiskā ietekme
Viens no galvenajiem parametriem, uz kuriem balstās Ia tipa attāluma aprēķini, ir maksimālais optiskais spilgtums. Izmērītā asfēriskums šajā brīdī radītu absolūto spilgtuma nenoteiktību (izkliedi) aptuveni 10%, ja skata leņķis netiktu koriģēts (kas nav zināms).
Lai gan Ia tipa supernovas ir līdz šim labākās standarta sveces kosmoloģisko attālumu mērīšanai un tā saucamās tumšās enerģijas izpētei, saglabājas neliela mērījumu nenoteiktība.
"Asimetrija, ko mēs izmērījām SN 2001el, ir pietiekami liela, lai izskaidrotu lielu daļu no šīs iekšējās nenoteiktības," saka komandas vadītājs Lifans Vangs. “Ja visas Ia tipa supernovas ir līdzīgas, spilgtuma mērījumos tas daudz izkliedē. Viņi var būt pat vienveidīgāki, nekā mēs domājām. ”
Izkliedes samazināšanu spilgtuma mērījumos, protams, var panākt arī ievērojami palielinot novērojamo supernovu skaitu, taču, ņemot vērā, ka šie mērījumi prasa lielākos un dārgākos teleskopus pasaulē, piemēram, VLT, šī nav visefektīvākā metode.
Tādējādi, ja tā vietā tiktu izmantots nedēļu vai divas pēc maksimuma izmērītais spilgtums, sfēriskums būtu atjaunots un no nezināma skata leņķa nebūtu sistemātisku kļūdu. Pēc šīm nelielām izmaiņām novērošanas procedūrā Ia tipa supernovas varētu kļūt vēl uzticamāki kosmiskie kritēriji.
Teorētiskās nozīmes
Pašreizējā polarizēto spektrālo īpašību noteikšana stingri norāda, ka, lai izprastu pamatā esošo fiziku, Ia tipa supernovu notikumu teorētiskā modelēšana būs jāveic visās trīs dimensijās ar lielāku precizitāti nekā pašlaik. Faktiski pieejamie, ļoti sarežģītie hidrodinamiskie aprēķini līdz šim nav spējuši reproducēt struktūras, kuras atklāja SN 2001el.
Vairāk informācijas
Rezultāti, kas sniegti šajā paziņojumā presei, ir aprakstīti zinātniskajā rakstā “Astrophysical Journal” (“SN 2001el spektrolarimetrija NGC 1448: Normāla Ia tipa supernovas asfēriskums”, autori Lifans Vangs un līdzautori, 591. sējums, 5. lpp.) . 1110).
Piezīmes
[1]: Šī ir koordinēta ESO / Lawrence Berkeley Nacionālā laboratorija / Univ. Teksasas paziņojuma presei. LBNL paziņojums presei pieejams šeit.
[2]: Komandas sastāvā ir Lifans Vangs, Dītrihs Baade, Pīters Hofičs, Aleksejs Kohovlovs, J. Kreigs Velers, Daniels Kasens, Pīters E. Nugens, Sauls Perlmutters, Klēss Franssons un Pīters Lundkvists.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
