Hvorfor producerer nogle supernovaer gamma-ray bursts, mens andre ikke gør det? Svaret kan ligge i den virvlende disk - og kraftfulde jetfly - som nogle supernovaer efterlader.
Billeder af SN 2012ap og dens værtsgalakse, NGC 1729. Billedkredit: D. Milisavljevic et al.
Astronomer siger, at de har fundet en efterspurgt manglende link mellem supernovaeksplosioner, der genererer gamma-ray bursts (GRB'er) og dem, der ikke gør det. Det er en supernova set i 2012 - nu kaldet Supernova 2012ap af astronomer - og det har mange forventede egenskaber af en der genererer et kraftigt udbrud af gammastråler. Alligevel opstod der ikke en sådan burst. Sayan Chakraborti fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) sagde denne uge (27. april 2015) i en erklæring fra National Radio Astronomy Observatory:
Dette er et slående resultat, der giver en nøgleindsigt om mekanismen, der ligger til grund for disse eksplosioner. Dette objekt udfylder et mellemrum mellem GRB'er og andre supernovaer af denne type og viser os, at en bred vifte af aktivitet er mulig i sådanne sprængninger.
Supernova 2012ap (SN 2012ap) - beliggende i en galakse kaldet NGC 1729 - er hvad astronomer betegner en kerne-kollaps supernova. Denne type eksplosion opstår, når de nukleare fusionsreaktioner ved kernen i en meget massiv stjerne ikke længere kan give den energi, der er nødvendig for at holde kernen op mod vægten af de ydre dele af stjernen. Kernen kollapser derefter katastrofalt i en superdense neutronstjerne eller et sort hul. Resten af stjernens materiale sprænges ud i rummet i en supernova-eksplosion.
Den mest almindelige type af en sådan supernova sprænger stjernens materiale udad i en næsten sfærisk boble, der ekspanderer hurtigt, men i hastigheder langt mindre end lyset. Disse eksplosioner frembringer ingen burst af gammastråler.
I en lille procentdel af tilfælde trækkes det infalling materiale ind i en kortvarig hvirvlende disk, der omgiver den nye neutronstjerne eller det sorte hul. Denne akkretionsdisk genererer stråler af materiale, der bevæger sig udad fra diskens poler i hastigheder, der nærmer sig lysets. Det viser sig, at det kan være hastigheden på materialet i dyserne, der gør en forskel mellem gammastråle-bursts, eller ingen gamma-ray bursts.
Til venstre er en almindelig kerne-kollaps-supernova uden nogen 'central motor.' Det kastede materiale udvides næsten sfærisk udad til venstre. Til højre fremviser en stærk centralmotor stråler af materiale med næsten lysets hastighed og genererer en gammastråle-burst. Det nederste panel viser en mellemliggende supernova som SN 2012ap, med en svag centralmotor, svage jetfly og ingen gamma-ray burst. Billede via Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF.
Kombinationen af en nylig supernovas virvlende disk - og dens kraftige jetfly - kaldes en motor af astronomer. Motordrevet supernovaer er kendt for at producere gamma-ray bursts.
Ifølge den nye forskning er det imidlertid ikke alle motordrevne supernovaer producerer gamma-ray burst. For eksempel gjorde Supernova 2012ap ikke det. Alicia Soderberg, også fra CfA, sagde:
Denne supernova havde jetfly, der bevægede sig med næsten lysets hastighed, og disse jetfly blev hurtigt bremset, ligesom de jetfly, vi ser i gammastråle-bursts.
En tidligere supernova, der blev set i 2009, havde også hurtige jetfly, men dens jetfly ekspanderede frit uden at opleve den langsomme karakteristik for dem, der genererer gammastråle-bursts. Forskerne sagde, den frie udvidelse af 2009-objektet, mere som hvad der ses i supernovaeksplosioner uden motor, og antyder sandsynligvis, at dens jet indeholdt en stor procentdel af tunge partikler i modsætning til de lettere partikler i gammastråle. burst jets. De tunge partikler kommer lettere hen gennem materialet, der omgiver stjernen. Chakraborti sagde:
Hvad vi ser, er, at der er en bred mangfoldighed i motorerne i denne type supernovaeksplosion. Dem med stærke motorer og lettere partikler producerer gamma-ray bursts, og dem med svagere motorer og tungere partikler gør det ikke.
Dette objekt viser, at motorens art spiller en central rolle i bestemmelsen af egenskaberne ved denne type supernovaeksplosion.
Nederste linje: En supernova set i 2012 - kaldet Supernova 2012ap, beliggende i en galakse kaldet NGC 1729 - havde mange forventede egenskaber ved en supernova, der genererer et kraftigt udbrud af gammastråler. Alligevel opstod der ikke en sådan burst. Astronomer har brugt denne begivenhed til at forfine deres ideer om, hvorfor nogle supernova-eksplosioner producerer gammastråler, og andre ikke.