Gökbilimciler, Ölmekte Olan Devasa Bir Yıldızın Patlayıcı Sonuna Ulaştığına Tanık Oldu

İki Hawaii Teleskobu, Süpernovaya Gitmeden Önce Devasa Bir Yıldız Anları Yakaladı

Gökbilimciler, ilk kez, kırmızı bir süperdevin yaşamının dramatik sonunu gerçek zamanlı olarak görüntüleyerek, devasa yıldızın bir Tip II süpernovaya dönüşmeden önce hızla kendi kendini yok etmesini ve son ölüm sancılarını izlediler.

İki Hawaii teleskopu kullanarak – Haleakalā, Maui’deki Hawai Üniversitesi Astronomi Enstitüsü Pan-STARRS ve Maunakea, Hawai’i Adası’ndaki WM Keck Gözlemevi – Genç Süpernova Deneyi (YSE) geçici araştırmasını yürüten bir araştırmacılar ekibi, kırmızı süperdevi son sırasında gözlemledi Ölümcül patlamasına 130 gün kaldı.

UC Berkeley’de NSF Lisansüstü Araştırma Görevlisi ve çalışmanın baş yazarı Wynn Jacobson-Galán, “Bu, devasa yıldızların ölmeden birkaç dakika önce ne yaptığına dair anlayışımızda bir atılım” diyor. “Kırmızı bir süperdev yıldızda süpernova öncesi aktivitenin doğrudan tespiti, daha önce sıradan bir Tip II süpernovada hiç gözlemlenmemişti. İlk kez kırmızı bir süperdev yıldızın patlamasını izledik!”

Keşif, 6 Ocak 2022 tarihli sayısında yayınlandı. Astrofizik Dergisi.

Pan-STARRS, ölüme mahkûm olan devasa yıldızı ilk olarak kırmızı süperdevden yayılan büyük miktarda ışık aracılığıyla 2020 Yazında tespit etti. Birkaç ay sonra, 2020 sonbaharında bir süpernova gökyüzünü aydınlattı.

Ekip, güçlü flaşı hızla yakaladı ve Keck Gözlemevi’nin Düşük Çözünürlüklü Görüntüleme Spektrometresini (LRIS) kullanarak süpernova 2020tlf veya SN 2020tlf adlı enerjik patlamanın ilk spektrumunu elde etti. Veriler, patlama sırasında yıldızı çevreleyen yoğun yıldız ortamının doğrudan kanıtını gösterdi; bu, muhtemelen Pan-STARRS’ın kırmızı süperdev yıldızı yazın başlarında şiddetle fırlattığını görüntülediği gazın aynısı.

Bir sanatçının, çöküp patlamadan önce, ölmekte olan nefesinde şiddetli bir radyasyon ve gaz patlaması yayan, Tip II süpernovaya dönüşen kırmızı bir süperdev yıldızı yorumlaması. Kredi: WM Keck Gözlemevi/Adam Makarenko

UC Berkeley’de astronomi doçenti olan kıdemli yazar Raffaella Margutti, “Keck, devasa bir yıldızın bir süpernova patlamasına geçişinin doğrudan kanıtını sağlamada etkili oldu” diyor. “Saatli bir bombayı izlemek gibi. Ölmekte olan bir kırmızı üstdev yıldızda, bu kadar parlak bir emisyon ürettiğini, ardından çöküşünü ve yandığını gördüğümüz bu kadar şiddetli bir faaliyeti şimdiye kadar asla doğrulamamıştık.”

Ekip, patlamadan sonra SN 2020tlf’yi izlemeye devam etti; Keck Gözlemevi’nin Derin Görüntüleme ve Çok Nesneli Spektrografından (DEIMOS) ve Yakın Kızılötesi Echellette Spektrografından (NIRES) elde edilen verilere dayanarak, görüldüğü gibi yaklaşık 120 milyon ışıkyılı uzaklıktaki NGC 5731 galaksisinde bulunan SN 2020tlf’nin progenitör kırmızı üstdev yıldızını belirlediler. Dünya’dan, Güneş’ten 10 kat daha büyüktü.

Bu keşif, kırmızı süperdev yıldızların patlamadan hemen önce nasıl evrimleştiğine dair önceki fikirlere meydan okuyor. Bundan önce, patlamadan önce gözlemlenen tüm kırmızı süperdevler nispeten hareketsizdi: SN 2020tlf’den önce gözlemlendiği gibi şiddetli patlamalar veya parlak emisyon kanıtı göstermediler. Bununla birlikte, patlamadan önceki son yılda kırmızı bir süperdevden gelen bu yeni parlak radyasyon tespiti, bu yıldızların en azından bazılarının iç yapılarında önemli değişikliklere uğraması gerektiğini ve bunun da çökmeden önce gaz anlarının çalkantılı püskürmesine neden olduğunu gösteriyor.

Margutti ve Jacobson-Galán, çalışmanın çoğunu kuzeybatı ÜniversitesiMargutti, Fizik ve Astronomi Doçenti ve CIERA (Astrofizikte Disiplinlerarası Keşif ve Araştırma Merkezi) üyesi ve Jacobson-Galán’ın yüksek lisans öğrencisi olarak görev yapıyor.

Takımın keşfi, kırmızı süperdevlerden gelen parlak radyasyonu aramak için YSE gibi geçici araştırmalar için ileriye doğru bir yol açıyor ve bu tür davranışların büyük bir yıldızın yakın, süpernova ölümünü işaret edebileceğine dair daha fazla kanıt topluyor.

Jacobson-Galán, “Bu keşifle ortaya çıkan tüm yeni ‘bilinmeyenler’ beni çok heyecanlandırıyor” diyor. “SN 2020tlf gibi daha fazla olayı tespit etmek, yıldız evriminin son aylarını nasıl tanımladığımızı önemli ölçüde etkileyecek, büyük kütleli yıldızların hayatlarının son anlarını nasıl geçirdiklerine dair gizemi çözmek için gözlemcileri ve teorisyenleri bir araya getirecek.”

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, Gökbilimciler Devasa Süpernova’da Patlayan Kırmızı Süperdev Yıldızı İlk Kez Yakalıyor bölümüne bakın.

Referans: “Son Anlar. I. Precursor Emission, Envelope Inflation, and Enhanced Mass Loss Preceding the Luminous Type II Supernova 2020tlf” yazan WV Jacobson-Galán, L. Dessart, DO Jones, R. Margutti, DL Coppejans, G. Dimitriadis, RJ Foley, CD Kilpatrick, DJ Matthews, S. Rest, G. Terreran, PD Aleo, K. Auchettl, PK Blanchard, DA Coulter, KW Davis, TJL de Boer, L. DeMarchi, MR Drout, N. Earl, A. Gagliano, C. Gall, J. Hjorth, ME Huber, AL Ibik, D. Milisavljeviç, Y.-C. Pan, A. Rest, R. Ridden-Harper, C. Rojas-Bravo, MR Siebert, KW Smith, K. Taggart, S. Tinyanont, Q. Wang ve Y. Zenati, 6 Ocak 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac3f3a