Der explodierende Superriesenstern war in seinen letzten Tagen überraschend beschäftigt
Rote Überriesensterne sind ruhig und ruhig, bevor sie in eine Typ-II-Supernova explodieren – aber nicht diese. Die Beobachtung ist wichtig, weil sie darauf hindeutet, dass einige Überriesensterne erhebliche innere Veränderungen erfahren, bevor sie zur Supernova werden
Die Supernova vom Typ II wurde am 16. September 2020 entdeckt, aber Astronomen hatten bereits in den vorangegangenen 130 Tagen eine erhebliche Aktivität vor der Explosion verfolgt. In einer Pressemitteilung des WM Keck Observatory sagte Raffaella Margutti, außerordentliche Professorin für Astronomie an der University of California, Berkeley, es sei „wie das Beobachten einer tickenden Zeitbombe“.
Supernovae vom Typ II entstehen durch den plötzlichen Zusammenbruch und die heftige Explosion massereicher Sterne. Nur Sterne zwischen acht und etwa 40 Sternmassen erleiden diese Form des Todes. „Bis jetzt haben wir noch nie eine so heftige Aktivität in einem sterbenden roten Überriesenstern bestätigt, bei dem wir sehen, dass er eine so leuchtende Emission erzeugt, dann kollabiert und verbrennt“, sagte Margutti, der leitende Autor der neuen Studie, die im Astronomical Journal veröffentlicht wurde .
Tatsächlich wirft diese seltene Beobachtung ein neues Licht auf die Bedingungen und Prozesse, die bei Typ-II-Supernovae eine Rolle spielen. „Dies ist ein Durchbruch in unserem Verständnis dessen, was massereiche Sterne kurz vor ihrem Tod tun“, sagte Wynn Jacobson-Galán, der Hauptautor der Studie und Astronom an der University of California, Berkeley. „Der direkte Nachweis von Prä-Supernova-Aktivität in einem Roten Überriesenstern wurde noch nie zuvor bei einer gewöhnlichen Typ-II-Supernova beobachtet.“
Die Explosion mit der Bezeichnung SN 2020tlf wurde von der Transientenuntersuchung des Young Supernova Experiment entdeckt, deren Zweck darin besteht, „statistische Proben von jungen, roten und seltenen Transienten [dh kurzlebige Himmelsereignisse] zu finden, die Variabilität von Schwarzen Löchern besser zu verstehen , und die grundlegenden kosmologischen Parameter des Universums einzuschränken.“
Das Team verwendete das Pan-STARRS-Teleskop und das WM-Keck-Observatorium, beide auf Hawaii, um den Roten Überriesen und die nachfolgende Supernova zu beobachten. Pan-STARRS verfolgte über einen Zeitraum von etwa 130 Tagen die enormen Strahlungsmengen, die vom Roten Überriesen ausgingen, während Keck mit seinem Low Resolution Imaging Spectrometer den ersten Blitz der Supernova, die anfänglichen Spektren und das Verhalten nach der Supernova verfolgte.
SN 2020tlf befindet sich 120 Millionen Lichtjahre entfernt in der Galaxie NGC 5731. Der dem Untergang geweihte Stern mit geschätzten 10 bis 12 Sonnenmassen war laut der neuen Studie sowohl vor als auch zum Zeitpunkt der Explosion von dichtem zirkumstellaren Material umgeben.
Die neue Beobachtung deutet darauf hin, dass einige Überriesensterne in den Monaten und Wochen vor der Supernova heftige Eruptionen und helle Explosionen erleben. Frühere Beobachtungen deuteten auf eine Zeit der Ruhe vor dem Sturm hin, aber nicht alle Superriesen erleben ihren Tod auf die gleiche Weise, wie die neuen Daten nahelegen.
Der Nachweis einer „Vorläuferemission“, wie es in der Veröffentlichung beschrieben wird, in Kombination mit dem Vorhandensein von dickem zirkumstellarem Material legt nahe, dass eine Art physikalischer Mechanismus für den beobachteten Massenverlust und die Leuchtkraft verantwortlich ist. Gleichzeitig deutet die helle Strahlung, die der rote Überriese in seinen letzten Monaten produziert, „auf die Vermutung hin, dass zumindest einige dieser Sterne erhebliche Veränderungen in ihrer inneren Struktur erfahren müssen, die dann kurz vor ihrem Kollaps zu einem turbulenten Ausstoß von Gas führen“. zur Pressemitteilung.
Mit Blick auf die Zukunft werden Forscher mit dem Young Supernova Experiment nun nach anderen Beispielen für helle Strahlung suchen, die von roten Überriesen ausgeht, und dieses Verhalten dann mit bevorstehenden Supernova-Explosionen in Verbindung bringen.
„Ich freue mich sehr über all die neuen ‚Unbekannten', die durch diese Entdeckung freigelegt wurden“, sagte Jacobson-Galán. „Die Entdeckung weiterer Ereignisse wie SN 2020tlf wird sich dramatisch darauf auswirken, wie wir die letzten Monate der Sternentwicklung definieren, und Beobachter und Theoretiker vereinen, um das Rätsel zu lösen, wie massereiche Sterne die letzten Momente ihres Lebens verbringen.“
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