Juuri julkaistussa Nature-lehden artikkelissa Turun yliopiston tutkijoita sisältävän kansainvälisen tutkijaryhmän havainnot paljastavat fuusiosupernovan alkuperän. Heliumin vahvat spektriviivat sekä tällaisen supernovan havaitseminen ensimmäistä kertaa radioaalloilla osoittavat, että räjähtäneellä valkoisella kääpiötähdellä oli runsaasti heliumia sisältävä kumppanitähti.
Fuusio- (eli tyypin Ia) supernovat ovat peräisin kaksoistähtijärjestelmistä, joissa ainakin toinen tähdistä on kompakti valkoinen kääpiö. Ne ovat tärkeitä työkaluja tähtitieteilijöille, sillä niiden avulla voidaan mitata maailmankaikkeuden laajenemista. Näiden supernovaräjähdysten yksityiskohtainen alkuperä on kuitenkin tähän asti ollut tähtitieteilijöille arvoitus. Tiedetään, että valkoinen kääpiö räjähtää supernovana kerättyään liian paljon ainetta sen kumppanitähdeltä, mutta tapahtumien tarkkaa kulkua ei ymmärretä. Supernovan SN 2020eyj havainnot vahvistivat, että kumppanitähti oli niin kutsuttu heliumtähti, joka oli menettänyt suuren osan aineestaan juuri ennen valkoisen kääpiön räjähdystä.
– Heti havaittuamme ensimmäiset merkit voimakkaasta vuorovaikutuksesta kumppanitähden materiaalin kanssa, yritimme mitata supernovaa myös radioaallonpituuksilla. Tämä on itseasiassa ensimmäinen kerta, kun tyypin Ia supernova onnistuttiin havaitsemaan myös radioalueessa – jotain mitä tähtitieteilijät ovat yrittäneet vuosikymmeniä, kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja, tutkijatohtori Erik Kool Tukholman yliopistosta.
Supernova 2020eyj löydettiin Palomar-vuorella sijaitsevan Zwicky Transient Facility -observatorion kameralla, minkä jälkeen havaintoja tehtiin lukuisilla teleskoopeilla, kuten Turun yliopiston omistamalla NOT-teleskoopilla (Nordic Optical Telescope) La Palmalla, suurella Keck-teleskoopilla Havaijilla sekä e-MERLIN-teleskoopilla (electronic Multi-Element Radio Linked Interferometre Network), joka on seitsemän toisistaan etäällä olevan radioteleskoopin muodostama verkosto Britanniassa.
Supernova 2020eyj oli myös äärimmäisen kirkas infrapuna-aallonpituuksilla, kilpaillen kaikkein kirkkaimpien näillä aallonpituuksilla havaittujen supernovien kanssa. Tutkijat tulkitsivat tämän olevan lämpösäteilyä tähtienvälisestä pölystä, jota on sekoittunut supernovaa ympäröivään aineeseen.
– Radio-, infrapuna- ja optiset havainnot vahvistavat yhdenmukaisesti sen, että kumppanitähti oli menettänyt huomattavan määrän massaansa juuri ennen valkoisen kääpiön räjähdystä supernovana. Tämä innostava löytö auttaa meitä paremmin ymmärtämään valkoisten kääpiöiden räjähdyksiä supernovina, joita käytetään kosmologisissa mittauksissa, sanoo yksi artikkelin kirjoittajista professori Seppo Mattila Turun yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta. Mattila osallistui pääasiassa infrapuna- ja radiohavaintojen tulkitsemiseen.
Artikkeli “A radio-detected Type Ia supernova with helium-rich circumstellar material” julkaistiin Naturessa toukokuussa. Artikkelissa raportoidaan ensimmäinen tyypin Ia supernovan radiodetektio. Tutkimusta johti Erik Kool Tukholman yliopiston tähtitieteen laitokselta, ja siihen osallistui tutkijoita organisaatioista eri puolilta maailmaa, mukaan lukien Turun yliopisto, Caltech, Weizmann-instituutti, IAA-CSIC, NAOJ, Macquarie University, and Trinity College Dublin.
Taiteilijan näkemys kaksoistähtijärjestelmästä, jossa kompakti valkoinen kääpiö kerää ainetta heliumpitoisesta kumppanitähdestään. Kaksoistähteä ympäröi tiheä ja pölyinen tähtienvälinen aine. Räjähtäneen tähden ja sen kumppanitähdestä peräisin olevan aineen vuorovaikutus aiheutti voimakkaan radio- ja infrapunasignaalin ja silmiinpistävät heliumviivat SN 2020eyj:n optisessa spektrissä.
Kuva ja video: Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory
