Elemen yang terpapar supernova jauh dari inti bintang -bintang. Hasilnya mengubah ide tentang bagaimana bintang besar berkembang.
Menurut teori lama, bintang -bintang dibangun di lapisan seperti bawang, dengan setiap lapisan yang terdiri dari berbagai elemen yang tumbuh lebih berat ke arah nukleus. Sementara model ini diterima secara luas, secara langsung mengamati lapisan bintang yang lebih dalam hampir tidak mungkin.
Sampai sekarang.
Para astronom yang menggunakan Keck Observatory di Hawaii telah mengumpulkan data spektroskopi dari Supernova yang pertama kali diidentifikasi oleh fasilitas Transien Zwicky pada tahun 2021. Acara, yang ditunjuk oleh SN 2021YF, terjadi 2,2 miliar tahun cahaya. Pengamatan Keck mengungkapkan silikon terionisasi, sulfur, dan argon, yang tidak pernah terdeteksi di supernova karena mereka biasanya disembunyikan di bawah lapisan luar.
Konfirmasi dan Tantangan Teori
Temuan ini mendukung beberapa prediksi teoretis tentang struktur bintang ledakan tetapi juga mengarah pada tantangan baru.
Ditentukan bahwa bintang -bintang besar melepaskan bahan dari lapisan luar mereka saat mereka mendekati titik runtuh ke supernova. Proses ini telah didokumentasikan berkali -kali, dan data baru mengkonfirmasi lagi. Namun, SN 2021YF tampaknya telah kehilangan lebih banyak material daripada bintang mana pun yang diamati sebelumnya, meninggalkan para astronom untuk mempertimbangkan kembali seberapa ekstrem proses pengupasan.
Pengamatan disajikan dalam makalah baru berjudul “Situs Formasi Kosmik Silikon dan Sulfur Diungkapkan oleh Jenis Baru Ledakan Supernova. “Penulis utama adalah Steve Schulze, seorang kolega penelitian di Universitas NorthwesternPusat Penelitian Eksplorasi dan Interdisipliner dalam Astrofisika (Ciera).
“Ini adalah pertama kalinya kami melihat bintang -bintang yang pada dasarnya dilucuti ke dalam tulang,” kata penulis utama Schulze. “Ini menunjukkan kepada kita bagaimana bintang -bintang terstruktur dan membuktikan bahwa bintang -bintang dapat kehilangan banyak materi sebelum meledak. Mereka tidak hanya dapat kehilangan lapisan luar, tetapi mereka dapat sepenuhnya dilucuti ke inti dan masih menghasilkan ledakan cemerlang yang dapat kita amati dari kejauhan, sangat jauh.”
Ketika astronom mempelajari supernova, sinyal yang paling menonjol biasanya berasal dari unsur cahaya seperti hidrogen dan helium. Jika lapisan luar telah dilucuti, tanda tangan karbon, oksigen, neon, dan magnesium juga dapat dilihat. Kerang yang lebih dalam, yang mengandung unsur -unsur yang lebih berat seperti silikon, belerang, dan argon, umumnya tetap tersembunyi dari pandangan.
Selama beberapa dekade, Teori Star telah menggambarkan bintang besar sebagai terstruktur dalam lapisan konsentris, seperti cincin bawang. Data Keck baru memberikan konfirmasi yang mencolok dari model ini. Dengan mengungkapkan komposisi batin Bintang tepat sebelum ledakan, pengamatan ini menawarkan bukti paling jelas tetapi dalam dukungan langsung dari struktur berlapis yang diprediksi oleh teori.
Hilangnya massa yang tidak terduga
Namun, pengamatan juga mengarah pada tantangan. Astrofisika tahu bahwa bintang -bintang besar melepaskan materi sebelum meledak sebagai supernova. Gelombang kejut dari materi yang dilepaskan berinteraksi dengan media di sekitarnya, memanaskannya dan menciptakan tanda tangan cahaya yang diamati. Tetapi SN 2021YF pasti telah mengeluarkan lebih banyak bahan daripada yang mungkin, karena dilucuti pada intinya.
“Peristiwa ini benar -benar terlihat seperti tidak ada yang pernah melihat siapa pun sebelumnya,” tambah Adam Miller, asisten profesor fisika dan astronomi di Northwestern dan penulis senior dalam penelitian ini. “Bintang ini memberi tahu kita bahwa ide dan teori kita tentang bagaimana bintang -bintang berevolusi terlalu sempit. Bukannya buku teks kita salah, tetapi mereka jelas tidak sepenuhnya menangkap segala sesuatu yang diproduksi di alam. Pasti ada jalan yang lebih eksotis bagi bintang -bintang besar untuk mengakhiri hidup mereka yang belum kita pertimbangkan.”
Bintang -bintang besar memiliki kekuatan untuk menggabungkan unsur -unsur yang lebih ringan menjadi elemen yang lebih berat dalam proses yang disebut nukleosintesis. (Tanpa nukleosintesis bintang, satu elemen di alam semesta diciptakan selama Big Bang.) Sepanjang kehidupan fusi, bintang -bintang besar membakar unsur -unsur yang lebih ringan seperti hidrogen dan helium di cangkang luar, sementara pada dasarnya ia membakar elemen yang lebih berat secara berturut -turut dalam lapisan yang lebih dalam. Akhirnya, bintang berakhir dengan inti besi. Besi tidak dapat dibakar untuk melepaskan lebih banyak energi, jadi setelah nukleus didominasi oleh zat besi, fusi hampir berhenti. Tanpa tekanan luar fusi, bintang itu runtuh dengan sendirinya dan meledak sebagai supernova.
Lihat lapisan tersembunyi
Astrofisika telah mengamati lapisan helium, karbon, dan oksigen pada bintang -bintang yang meledak sebelumnya, yang terlihat setelah bintang -bintang melepaskan lapisan luar hidrogen. Dengan mengamati silikon, belerang, dan argon, itu berarti bahwa bintang ini telah mengeluarkan tidak hanya lapisan helium luar, tetapi juga lapisan lain. Ini kemungkinan terjadi dalam beberapa episode daripada sekaligus.
“Bintang mengalami ketidakstabilan yang sangat kuat,” kata Schulze. “Ketidakstabilan ini sangat kejam sehingga mereka dapat menyebabkan bintang berkontraksi. Lalu, tiba -tiba membebaskan begitu banyak energi sehingga menumpahkan lapisan luar. Dia bisa melakukan ini beberapa kali.”
Alex Filippenko adalah profesor astronomi di UC Berkeley dan seorang penulis kertas. Dia kebetulan bekerja dengan Kecks ketika SN 2021yf ditemukan, dan dengan cepat berputar untuk menangkap spektrum dengan Lris Keck. “Sangat menyenangkan menemukan kelas bintang baru yang meledak, terutama mereka yang mengkonfirmasi tentang beberapa teori kami tentang bagaimana bintang besar berkembang dari waktu ke waktu tetapi juga mengungkapkan teka -teki baru yang menarik,” kata Filippenko. “Sangat beruntung bahwa tim saya menggunakan teleskop Keck I pada malam SN 2021yfj ditemukan – kita bisa mendapatkan spektrum yang secara langsung mengarah pada kesadaran bahwa ini adalah jenis baru supernova yang sangat istimewa. Peluang semacam ini jarang!”
Menuju jenis supernova baru
Silikon, sulfur, dan argon di bintang tidak selalu ada. Elemen -elemen ini diciptakan melalui nukleosintesis di bagian dalam bintang ketika mendekati akhir hidupnya.
“Bintang ini kehilangan sebagian besar bahan yang diproduksi sepanjang hidupnya,” kata Schulze. “Jadi, kita hanya bisa melihat materi yang terbentuk selama bulan -bulan sebelum ledakan. Sesuatu yang sangat kejam harus terjadi pada itu.”
Pertanyaan itu adalah inti dari penemuan ini. Apakah SN 2021YFJ jenis baru supernova ditentukan oleh proses baru yang kuat yang melucuti lapisan luar? Beberapa penjelasan yang dipertimbangkan oleh tim adalah interaksi dengan bintang pendamping, angin bintang yang tidak biasa dan sangat kuat, dan letusan besar yang mendahului ledakan supernova.
Memikirkan kembali ledakan bintang
“Bintang -bintang besar dapat kehilangan sejumlah besar massa kelahiran mereka melalui angin bintang, letusan, dan interaksi dengan bintang -bintang pendamping,” tulis para peneliti dalam makalah mereka. Kehadiran helium dalam material batas bintang membingungkan, karena helium biasanya dilepaskan lebih awal dalam proses SN. “Karena bintang besar cenderung hidup dalam sistem biner, mungkin tidak terlalu mustahil untuk memiliki teman bintang helium dengan angin kencang,” tulis mereka. Ini bisa menjelaskan helium.
Para peneliti berpikir bahwa penjelasan yang paling mungkin adalah bahwa bintang besar ini hanya merobek dirinya sendiri. Nukleus bintang besar berada di bawah tekanan gravitasi yang intens yang meningkatkan suhu inti mereka sampai fusi nuklir dihidupkan kembali, menghasilkan ledakan yang kuat. Ledakan itu meledakkan lapisan luar bintang. Prosesnya diulangi, dan setiap kali terjadi, lebih banyak material dihapus sampai inti yang lebih dalam terlihat.
Supernova diklasifikasikan menurut spektroskopi, dan klasifikasi yang berpusat pada hidrogen. Tipe 1 menunjukkan helium tetapi tidak ada hidrogen dan tipe 2 menunjukkan hidrogen. Lalu ada sub-tipe di bawah setiap klasifikasi berdasarkan garis spektral lainnya. Sub-tipe sub-tipe berlabel mencerminkan jumlah pengupasan pada bintang progenitor.
Tipe pertama
“Pengamatan kami … menyarankan bahwa SN 2021YFJ memang merupakan contoh pertama dari tipe Ien SN,” tulis para peneliti dalam makalah mereka. Ini adalah tipe baru yang tidak memiliki garis hidrogen atau helium, dan sebaliknya didominasi oleh garis emisi silikon, sulfur, dan argon yang sangat terionisasi.
Karena hanya ada satu contoh jenis ini, masih ada banyak pertanyaan. Seperti yang sering terjadi dalam astronomi, dataset yang lebih besar cenderung mengarah pada beberapa jawaban.
“Sementara kita memiliki teori tentang bagaimana alam menciptakan ledakan khusus ini,” kata Miller, “Saya tidak akan bertaruh hidup saya bahwa itu benar, karena kami masih memiliki satu contoh yang ditemukan. Kami masih tidak sepenuhnya memahami bagaimana alam menciptakan ledakan khusus ini. Bintang ini menggarisbawahi perlunya mengungkap lebih banyak Supernova, sehingga kami dapat terus mempelajari mereka.” “”
References: “Silicone and Sulfur Cosmic Form Sites expressed by the new type of Supernova explosion” by Steve Schulze, Avishay Gal-Yam, Luc Dessart, Adam A. Miller, Stan E. Wowley, Yi Yang, Matia, ofer Yaron, Jesper Soveriman, Alexeei V. Philippenki, KC-Coveriman, Philippenko, Keachiel. Ragnhild Lunnan, Nikhil Sariin, Sean J. Brennan, Thomas G. Bruch, Rachel J. Bruch, Ping Chen, Kastav K. Gangopahyayy, Irani Irani, Anders Jerksstrand, Nikola Knezevic, Doron Kushnir, Keichi Maeda, Kate Maguire, Eran of the Gangopahyayy, Irani Irani, Anders Jerksstrand, Nikola Knezevic, Doron Kushnir, Keichi Maeda, Kate Maguire, Eran, Eran. Yu-Jing Qin, Yashvi Sharma, Tawny City, Gokul P. Srinivasaragavan, Nora L. Strothjohann, Yuki Takei, Eli Waxman, Lin Yan, Yohan Yao, Weikang Zheng, Erez A. Zimmerman, Eric C. Bellm, Michael W. Coughlin. J. Masci, Joshua Purdum, Mickael Rigault, Avery Wold dan Shrinivas R. Kulkarni, 3 September 2024, Arxiv.
Doi: 10.48550/arxiv.2409.02054
Diadaptasi dari artikel yang awalnya diterbitkan di alam semesta saat ini.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
