Vaizdo kreditas: ESO
Atrodo, kad nauji Europos pietų observatorijos labai didelio teleskopo (VLT) surinkti duomenys rodo, kad sprogstant supernovos gali būti nesimetriškos - jų ryškumas keičiasi priklausomai nuo to, kaip į jas žiūrite. Jei jie yra ryškesni arba blankesni atsižvelgiant į tai, kaip į juos žiūrite, tai gali sukelti klaidų apskaičiuojant atstumą. Tačiau nauji tyrimai rodo, kad laikui bėgant jie tampa simetriškesni, todėl astronomams tereikia šiek tiek palaukti, kol atliks savo skaičiavimus.
Tarptautinė astronomų komanda [2] Paranal observatorijoje (Čilė) atliko ESO labai didelį teleskopą (VLT), naudodama labai smulkius supernovos nuotolinio nuotolinio stebėjimo rezultatus tolimoje galaktikoje. Jie pirmą kartą parodo, kad tam tikros rūšies supernova, kurią sukelia „baltojo nykštuko“, tankios žvaigždės, kurios masė yra aplink Saulę, sprogimas, yra asimetriška pradinėse išsiplėtimo fazėse.
Šio pastebėjimo reikšmė yra daug didesnė, nei gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Ši ypatinga supernovos rūšis, pavadinta „Ia tipo“, vaidina labai svarbų vaidmenį dabartiniuose bandymuose surašyti Visatą. Ilgą laiką buvo manoma, kad visos Ia tipo supernovos turi tą patį vidinį ryškumą, pelnydamos pravardę kaip „standartinės žvakės“.
Jei taip, stebimi ryškumai tarp atskirų šio tipo supernovų tiesiog atspindi skirtingus atstumus. Tai ir faktas, kad didžiausių šių supernovų konkurentų ryškumas yra didesnis nei jų motininės galaktikos, leido išmatuoti net labai atokių galaktikų atstumus. Kai kurie neseniai rasti akivaizdūs neatitikimai lėmė kosminio pagreičio atradimą.
Tačiau šis pirmasis aiškus sprogimo asimetrijos stebėjimas Ia tipo supernovoje reiškia, kad tikslus tokio objekto ryškumas priklausys nuo kampo, iš kurio jis matomas. Kadangi šis kampas nėra žinomas jokiai konkrečiai supernovai, tai akivaizdžiai sukelia tam tikrą neapibrėžtumą tokio tipo pagrindiniuose atstumų matavimuose Visatoje, į kuriuos ateityje reikia atsižvelgti.
Laimei, VLT duomenys taip pat rodo, kad jei šiek tiek palaukiate - o tai stebėjimo prasme leidžia pažvelgti giliau į besiplečiantį ugnies kamuolį - tada jis tampa sferingesnis. Taigi, vėlesniame etape atliekamas supernovų atstumo nustatymas bus tikslesnis.
Supernovos sprogimai ir kosminiai atstumai
Ia tipo supernovos įvykių metu sprogsta žvaigždžių, kurių pradinė masė yra kelis kartus didesnė nei Saulės, liekanos (vadinamosios „baltosios nykštukinės žvaigždės“), nepalikdamos nieko kito, kaip tik greitai besiplečiančią „stardust“ debesį.
Ia tipo supernovos, matyt, yra gana panašios viena į kitą. Tai jiems suteikia labai naudingą „standartinių žvakių“, kurias galima naudoti kosminiams atstumams matuoti, vaidmenį. Jų didžiausias ryškumas konkuruoja su jų tėvynės galaktikos ryškumu, todėl juos galima laikyti svarbiausiais kosminiais kriterijais.
Astronomai pasinaudojo šia laiminga aplinkybe, norėdami ištirti mūsų Visatos plėtimosi istoriją. Neseniai jie priėjo prie esminės išvados, kad Visata plečiasi vis sparčiau, plg. ESO PR 21/98, 1998 m. Gruodis (taip pat žr. Tinklalapį „Supernova Acceleration Probe“).
Sprogimas balta nykštukė žvaigždė
Plačiausiai priimtuose Ia tipo supernovų modeliuose prieš sprogimą balta nykštukė žvaigždė apvažiuoja saulės palydovo žvaigždę, kas kelias valandas įvykdydama revoliuciją. Dėl glaudžios sąveikos žvaigždė kompanionė nuolat praranda masę, kurios dalį renkasi baltasis nykštukas (pagal astronominę terminiją: „sukaupta“).
Baltasis nykštukas žymi priešpaskutinę saulės tipo žvaigždės stadiją. Branduoliniame reaktoriuje, esančiame jo branduolyje, seniai baigėsi kuras ir dabar jis neaktyvus. Tačiau tam tikru metu kaupiamosios medžiagos tvirtinimo svoris padidins slėgį baltosios nykštukės viduje tiek, kad jame esantys branduoliniai pelenai užsidegs ir pradės degti į dar sunkesnius elementus. Šis procesas labai greitai tampa nekontroliuojamas ir dramatiško įvykio metu visa žvaigždė susprogdinama į gabalus. Matomas ypač karštas ugnies kamuolys, kuris dažnai užgožia pagrindinę galaktiką.
Sprogimo forma
Nors visos Ia tipo supernovos pasižymi gana panašiomis savybėmis, iki šiol dar nebuvo aišku, koks panašus įvykis bus stebėtojams, žiūrintiems iš skirtingų krypčių. Visi kiaušiniai atrodo panašūs ir neišsiskiriantys vienas nuo kito, žiūrint tuo pačiu kampu, tačiau vaizdas iš šono (ovalus) akivaizdžiai skiriasi nuo galinio vaizdo (apvalus).
Ir iš tikrųjų, jei Ia tipo supernovos sprogimai būtų asimetriniai, jie blizgėtų skirtingu ryškumu skirtingomis kryptimis. Todėl skirtingų supernovų stebėjimų, matomų skirtingais kampais, negalima tiesiogiai palyginti.
Tačiau nežinodami šių kampų, astronomai nustatys neteisingus atstumus ir bus abejojama šio pagrindinio Visatos struktūros nustatymo metodo tikslumu.
Polarimetrija į gelbėjimą
Paprastas skaičiavimas rodo, kad net VLT interferometro (VLTI) erelio akims visos supernovos kosmologiniais atstumais pasirodys kaip neišspręsti šviesos taškai; jie tiesiog per toli. Tačiau yra dar vienas būdas nustatyti kampą, kuriuo žiūrima tam tikra supernova: poliarimetrija yra triuko pavadinimas!
Poliarimetrija veikia taip: šviesą sudaro elektromagnetinės bangos (arba fotonai), kurios svyruoja tam tikromis kryptimis (plokštumose). Šviesos atspindys ar išsibarstymas palaiko tam tikras elektrinio ir magnetinio lauko orientacijas, palyginti su kitomis. Štai kodėl poliarizuoti saulės akiniai gali išfiltruoti saulės spindulius, atspindinčius tvenkinį.
Kai šviesa išsibarsto per besiplečiančias supernovos nuolaužas, joje yra informacijos apie išsibarstančių sluoksnių orientaciją. Jei supernova yra sferiškai simetriška, visos orientacijos bus vienodos ir vidutiniškai išstumiamos, taigi nebus jokios grynosios poliarizacijos. Jei vis dėlto dujų apvalkalas nėra apvalus, šviesoje bus įspausta nedidelė tinklo poliarizacija.
„Tačiau net ir pastebimoms asimetrijoms poliarizacija yra labai maža ir vos viršija vieno procento lygį“, - sako Dietrich Baade, ESO astronomas ir stebėjimą atlikusios komandos narys. „Norint juos išmatuoti, reikia labai jautraus ir labai stabilaus prietaiso. “
Mažas silpnų ir tolimų šviesos šaltinių skirtumas, mažesnis nei vienas procentas, yra nemažas iššūkis. „Tačiau ESO labai didelis teleskopas (VLT) siūlo tikslumą, šviesos surinkimo jėgą ir specialius prietaisus, reikalingus tokiam reikliam poliarimetriniam stebėjimui“, - aiškina Dietrich Baade. „Bet šis projektas nebūtų buvęs įmanomas, jei VLT nebūtų eksploatuojamas aptarnavimo režimu. Iš tikrųjų neįmanoma numatyti, kada sprogs supernova, ir mes turime būti pasiruošę visą laiką. Tik aptarnavimo režimu galima pastebėti trumpai. Prieš kelerius metus ESO direktoratas tai buvo toliaregiškas ir drąsus sprendimas skirti tiek daug dėmesio aptarnavimo režimui. Būtent kompetentingų ir atsidavusių ESO astronomų komanda „Paranal“ padarė šią idėją praktine sėkme “, - priduria jis.
Astronomai [1] naudojo VLT daugiarežimą FORS1 instrumentą stebėdami SN 2001el, Ia tipo supernovą, kuri 2001 m. Rugsėjo mėn. Buvo aptikta galaktikoje NGC 1448, plg. PR nuotrauka 24a / 03 60 milijonų šviesmečių atstumu.
Stebėjimai, gauti maždaug prieš savaitę, kol ši supernova pasiekė maksimalų ryškumą, apie spalio 2 d., Parodė 0,2–0,3% poliarizacijos lygį (PR nuotrauka 24b / 03). Po maksimalios šviesos ir iki dviejų savaičių po jos poliarizacija vis dar buvo išmatuojama. Po šešių savaičių po maksimalios poliarizacijos sumažėjo žemiau aptikimo.
Tai yra pirmas kartas, kai nustatyta, kad normali Ia tipo supernova turi tokius aiškius asimetrijos įrodymus.
Žvelgiant giliau į supernovą
Iškart po supernovos sprogimo didžioji dalis išsiskyrusių medžiagų juda maždaug 10 000 km / sek. Greičiu. Tokio išsiplėtimo metu atokiausi sluoksniai tampa vis skaidresni. Taigi laikui bėgant galima giliau pažvelgti į supernovą.
Taigi polarizacija, išmatuota SN 2001el, rodo, kad atokiausios supernovos dalys (kurios matomos pirmą kartą) yra ženkliai asimetriškos. Vėliau, kai VLT stebėjimai „prasiskverbia“ giliau link supernovos širdies, sprogimo geometrija tampa vis simetriškesnė.
Jei būtų modeliuojama plokščia rutulio formos forma, išmatuota SN 2001el poliarizacija reikštų, kad prieš pasiekiant maksimalų ryškumą, mažiausios ir didžiosios ašies santykis yra apie 0,9, o maždaug po savaitės po šios maksimalios sferos simetriškos geometrijos ir toliau.
Kosmologiniai padariniai
Vienas pagrindinių parametrų, kuriais remiasi Ia tipo atstumo įvertinimai, yra maksimalus optinis ryškumas. Išmatuotas asferiškumas šiuo metu parodytų absoliučią ryškumo neapibrėžtį (sklaidą) apie 10%, jei nepataisytas matymo kampas (kuris nėra žinomas).
Nors Ia tipo supernovos yra geriausios standartinės žvakės kosmologiniams atstumams matuoti ir vadinamai tamsiajai energijai tirti, išlieka nedidelis matavimo neapibrėžtumas.
„Asimetrija, kurią mes išmatuojome SN 2001el, yra pakankamai didelė, kad paaiškintų didelę šio būdingo neapibrėžtumo dalį“, - sako komandos vadovas Lifanas Wangas. „Jei visos Ia tipo supernovos yra tokios, tai matuojant ryškumą būtų didelė dispersija. Jie gali būti dar vienodesni, nei mes manėme “.
Sumažinti dispersiją matuojant ryškumą, be abejo, galima ir žymiai padidinus stebimų supernovų skaičių, tačiau atsižvelgiant į tai, kad šie matavimai reikalauja didžiausių ir brangiausių pasaulyje teleskopų, tokių kaip VLT, tai nėra pats efektyviausias metodas.
Taigi, jei vietoj jo būtų naudojamas ryškumas, išmatuotas savaitę ar dvi po maksimalios vertės, sferiškumas būtų buvęs atkurtas ir iš nežinomo matymo kampo nebūtų sistemingų klaidų. Dėl šio nedidelio stebėjimo tvarkos pakeitimo Ia tipo supernovos galėtų tapti dar patikimesniais kosminiais kriterijais.
Teorinės reikšmės
Dabartinis poliarizuotų spektrinių bruožų aptikimas aiškiai rodo, kad norint suprasti pagrindinę fiziką, Ia tipo supernovų įvykių teorinis modeliavimas turės būti atliekamas visose trijose dimensijose tiksliau nei šiuo metu. Tiesą sakant, turimi labai sudėtingi hidrodinaminiai skaičiavimai iki šiol negalėjo atkurti SN 2001el veiktų struktūrų.
Daugiau informacijos
Rezultatai, pateikti šiame pranešime spaudai, buvo aprašyti „Astrophysical Journal“ tyrime („SN 2001el spektrolarimetrija NGC 1448: Normalaus Ia tipo supernovos asferiškumas“, autoriai Lifan Wang ir bendraautoriai, 591 tomas, p.) . 1110).
Pastabos
[1]: Tai yra suderinta ESO / Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija / Univ. iš Teksaso pranešimo spaudai. LBNL pranešimą spaudai galite rasti čia.
[2]: Komandą sudaro Lifanas Wangas, Dietrichas Baade'as, Peteris Hifrichas, Aleksejus Chohovas, J. Craigas Wheeleris, Danielius Kasenas, Peteris E. Nugentas, Saulius Perlmutteris, Claesas Franssonas ir Peteris Lundqvistas.
Originalus šaltinis: ESO žinių laida
