Eerste detectie van radiogolven van een Type Ia Supernova

Astronomen van de Universiteit van Stockholm hebben een ongewone Type Ia supernova ontdekt. Voor het eerst werd het gedetecteerd in radiogolven en vertoonde het sterke emissies van helium. De supernova is gemaakt door A[{” attribute=””>white dwarf star that pulled helium-rich material from a companion star. This novel finding adds to our understanding of Type Ia supernovae, which are pivotal for measuring the universe’s expansion.

A team of astronomers led by Stockholm University has discovered an unusual Type Ia supernova – or thermonuclear supernova – called SN 2020eyj. Not only did they make the first detection of such a supernova in radio waves, follow-up observations from W. M. Keck Observatory on Maunakea, Hawaiʻi Island also showed strong emission lines of helium.

This marks the first confirmed Type Ia supernova triggered by a white dwarf star that pulled material from a companion star with an outer layer consisting primarily of helium; normally, in the rare cases where the material stripped from the outer layers of the donor star could be detected in spectra, this was mostly hydrogen.

Type Ia supernovae 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 caused by a compact white dwarf star that somehow accretes too much matter from a companion star, the exact process and the nature of the progenitor is not known.

The new discovery of supernova SN 2020eyj is evidence the companion star was a helium star that had lost much of its material just prior to the explosion of the white dwarf.

The study, which includes data from Keck Observatory’s Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS), is published in the May 17th issue of the journal Nature.

Artistieke impressie van een dubbelstersysteem met een compacte witte dwergster die materiaal aantrekt van een heliumrijke donorpartner, omgeven door dicht, stoffig materiaal. Het was de interactie tussen de exploderende ster en het overblijfsel van deze metgezel die aanleiding gaf tot het sterke radiosignaal en de heldere heliumlijnen in de optische spectra van SN 2020eyj. Credits: Adam Makarenko Observatorium/WM Keck

“Toen we eenmaal de handtekeningen van de sterke interactie met het begeleidende materiaal zagen, probeerden we het ook in de radio-emissies te detecteren”, zegt Erik Kohl, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Astronomie van de Universiteit van Stockholm en hoofdauteur van het artikel. “De detectie in radio is de eerste van een type Ia supernova – iets wat astronomen al tientallen jaren proberen te doen.”

De supernova van 2020eyj werd voor het eerst waargenomen door de Zwicky Transit Facility in het Palomar Observatory nabij San Diego, waar het Oskar Klein Centre aan de Universiteit van Stockholm lid van is.

“De Northern Optical Telescope op La Palma was de sleutel tot het volgen van deze supernova”, zegt Jesper Sollerman, professor aan de afdeling astronomie aan de Universiteit van Stockholm en co-auteur van het artikel. “Net als de spectra van de Large Keck Telescope in Hawaï, die onmiddellijk een zeer ongebruikelijk door helium gedomineerd materiaal onthulden rond de exploderende ster.”

“Dit is duidelijk een ongebruikelijke Type Ia supernova, maar hij is nog steeds gerelateerd aan degene die we gebruiken om de uitdijing van het universum te meten”, voegt co-auteur Joel Johansson van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Stockholm toe. “Terwijl een normale supernova van het type Ia altijd met dezelfde helderheid lijkt te exploderen, vertelt deze supernova ons dat er veel verschillende manieren zijn waarop een witte dwergster kan exploderen.”

Voor meer informatie over dit onderzoek, zie Radiosignaal onthult oorsprong van thermonucleaire supernova-explosie.

Referentie: “Radio-gedetecteerde Type Ia Supernova met heliumrijk materiaal” door Erik C. Kool, Joel Johansson, Jesper Sollerman, Javier Moldón, Takashi J. Moriya, Seppo Mattila, Steve Schulze, Laura Chomiuk en Miguel Pérez-Torres, Beschikbaar hier Chelsea Harris, Peter Lundqvist, Matthew Graham, Sheng Yang, Daniel A. Burley, Nora-Lynn Strutjohan, Christopher Fremling, Avishai Gal-Yam, Jeremy Lesmi, Kate Maguire, Connor Omand, Matthew Smith, Igor Andreoni, Eric C Bellem, Joshua S. Bloom, Keshalai D, Stephen L Groome, Mansi M Kasliwal, Frank J Massey, Michael S Medford, Sungmin Park, Josiah Purdum, Thomas M Reynolds, Red Riddell, Estelle Robert, Stuart D Rider, Yashvi Sharma & Daniel Stern 17 mei 2023, hier beschikbaar. natuur.
doi: 10.1038/s41586-023-05916-w