Artist’s impression van heliumrijk materiaal van een begeleidende ster die aangroeit tot een witte dwerg. Voor de explosie komt er een grote hoeveelheid materiaal vrij van de metgezel. Het onderzoeksteam hoopt de relatie op te helderen tussen de sterke radiogolven die worden uitgezonden en dit gestripte materiaal. Credits: Adam Makarenko/WM Keck Observatory
In het laatste nummer van het tijdschrift Natuur, onthullen astronomen van de Universiteit van Stockholm de oorsprong van een thermonucleaire supernova-explosie. Sterke heliumemissielijnen en de eerste detectie van zo’n supernova in radiogolven tonen aan dat de explosie[{” attribute=””>white dwarf star had a helium-rich companion.
Researchers from Stockholm University have discovered a thermonuclear supernova’s origin traced to a helium-rich companion star of a white dwarf. This first-ever detection of a supernova in radio waves sheds light on the nature and processes leading to Type Ia supernovae, crucial for measuring the universe’s expansion. The finding helps resolve the long-standing question about the process leading to the explosion of a white dwarf star and the nature of its progenitor, identified here as a helium star that had lost much of its material just prior to the white dwarf’s explosion.
Supernovae of Type Ia are important for astronomers since they are used to measure the expansion of the Universe. However, the origin of these explosions has remained an open question. While it is established that the explosion is that of a compact white dwarf star somehow accreting too much matter from a companion star, the exact process and the nature of the progenitor are not known. The new discovery of supernova SN 2020eyj established that the companion star was a helium star that had lost much of its material just prior to the explosion of the white dwarf.
Artistieke impressie van het dubbelstersysteem met een compacte witte dwergster die materie aantrekt van een heliumrijke donorpartner, omgeven door dicht, stoffig circumstellair materiaal. Het was de interactie van de exploderende ster en materiaal dat overbleef van deze metgezel die aanleiding gaf tot het sterke radiosignaal en de opvallende heliumlijnen in de optische spectra van SN 2020eyj. Credits: Adam Makarenko/WM Keck Observatory
“Toen we eenmaal de handtekeningen van een sterke interactie met het begeleidende materiaal zagen, probeerden we het ook in de radio-emissie te detecteren”, legt Erik Kool uit, een postdoc aan de afdeling astronomie van de Universiteit van Stockholm en hoofdauteur van het artikel. “De radiodetectie is de eerste van een Type Ia supernova, iets wat astronomen al tientallen jaren proberen te doen.”
Supernova 2020eyj werd ontdekt door de camera van de Zwicky Transient Facility op Palomar Mountain, waar het Oskar Klein Centre van de Universiteit van Stockholm lid van is.
“De Noordse optische telescoop op La Palma was essentieel voor het volgen van deze supernova”, zegt professor Jesper Sollerman van de afdeling Sterrenkunde en co-auteur van het artikel.
“Zoals de spectra van de grote Keck-telescoop in Hawaï, die onmiddellijk het zeer ongebruikelijke door helium gedomineerde materiaal rond de ontplofte ster onthulde.”
Erik Kool (midden) en Joel Johansson (links) zijn PhD’s aan het Oskar Klein Centre aan de Universiteit van Stockholm en hoofdauteurs van dit artikel samen met professor Jesper Sollerman (rechts) van de afdeling Sterrenkunde. Credits: Magnus Naslund
“Dit is duidelijk een zeer ongebruikelijke Type Ia supernova, maar nog steeds gerelateerd aan degene die we gebruiken om de uitdijing van het universum te meten”, voegt Joel Johansson van het Departement Natuurkunde toe.
“Terwijl normale Type Ia-supernova’s altijd lijken te exploderen met dezelfde helderheid, vertelt deze supernova ons dat er veel verschillende wegen zijn naar de explosie van een witte dwergster.”
Referentie: “Een type Ia supernova gedetecteerd door radio met heliumrijk circumstellair materiaal” door Erik C. Kool, Joel Johansson, Jesper Sollerman, Javier Moldón, Takashi J. Moriya, Seppo Mattila, Steve Schulze, Laura Chomiuk, Miguel Pérez-Torres , Chelsea Harris, Peter Lundqvist, Matthew Graham, Sheng Yang, Daniel A. Perley, Nora Linn Strotjohann, Christoffer Fremling, Avishay Gal-Yam, Jeremy Lezmy, Kate Maguire, Conor Omand, Mathew Smith, Igor Andreoni, Eric C. Bellm, Joshua S. Bloom, Kishalay De, Steven L. Groom, Mansi M. Kasliwal, Frank J. Masci, Michael S. Medford, Sungmin Park, Josiah Purdum, Thomas M. Reynolds, Reed Riddle, Estelle Robert, Stuart D. Ryder, Yashvi Sharma en Daniel Stern, 17 mei 2023, Natuur.
DOI: 10.1038/s41586-023-05916-w
Het artikel “Een type Ia supernova gedetecteerd door radio met heliumrijk circumstellair materiaal” is gepubliceerd in Natuur en wordt geleid door Erik Kool van de afdeling Sterrenkunde aan de Universiteit van Stockholm en beschrijft de eerste radiodetectie van een Type Ia supernova. Co-auteurs van de Universiteit van Stockholm zijn Joel Johansson, Jesper Sollerman, Steve Schulze, Peter Lundqvist, Sheng Yang en Conor Omand. Bij dit werk waren onderzoekers van instituten over de hele wereld betrokken, waaronder Caltech, Weizmann Institute, IAA-CSIC, NAOJ, Macquarie University en Trinity College Dublin.
Financiering: Vetenskapsrådet (Zweedse Onderzoeksraad), Wenner-Gren Foundation