Реальные космические громадины – звезды Уолфа-Рейета, которые являются больше чем в 20 раз более крупными, чем Солнце и по крайней мере в пять раз более горячие. Поскольку эти звезды относительно редки и часто затеняемые, ученые не знают много о том, как они формируются, живут и умирают. Но это изменяется благодаря инновационному обзору неба, названному intermediate Palomar Transient Factory (iPTF), которая использует ресурсы при Национальном энергетическом Исследовании Научный Вычислительный центр (NERSC) и энергетическая Научная Сеть (ESnet), оба расположенные в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли американского Министерства энергетики (Berkeley Lab), чтобы выставить мимолетные космические события, такие как суперновинки.Впервые, у ученых есть прямое подтверждение, что звезда Уолфа-Рейета – заседание 360 миллионов световых годов далеко в созвездии Волопас – умерло в сильном взрыве, известном как Тип сверхновая звезда IIb.
Используя iPTF трубопровод, исследователи в Институте Вейцмана Израиля во главе с Авишеем Гэл-Ямом поймали сверхновую звезду SN 2013cu в течение часов после его взрыва. Они тогда вызвали землю – и основанные на пространстве телескопы, чтобы наблюдать событие приблизительно 5,7 часов и спустя 15 часов после того, как это самоликвидировалось.
Эти наблюдения обеспечивают ценное понимание жизни и смерти прародителя Уолфа-Рейета.«Недавно развитые наблюдательные возможности теперь позволяют нам изучить взрывающиеся звезды способами, о которых мы могли только мечтать прежде. Мы двигаем исследования в реальном времени суперновинок», говорят Ямс Девочки, астрофизик в Отделе Института Вайцмана Физики элементарных частиц и Астрофизики.
Он – также ведущий автор недавно опубликованной работы Природы на этом открытии.«Это – дымящееся оружие.
Впервые, мы можем непосредственно указать на наблюдение и сказать, что этот тип звезды Уолфа-Рейета приводит к этому виду Типа сверхновую звезду IIb», говорит Питер Ньюджент, который возглавляет Вычислительный Центр Космологии Berkeley Lab (C3) и возглавляет контингент Беркли iPTF сотрудничества.«Когда я определил первый пример Типа сверхновая звезда IIb в 1987, я мечтал, что когда-нибудь у нас будет прямое доказательство, какого вида из звезды взорвался. Это освежающе, что мы можем теперь сказать, что звезды Уолфа-Рейета ответственны, по крайней мере в некоторых случаях», говорит Алекс Филиппенко, профессор Astronomy в УКЕ Беркли. И Филиппенко и Ньюджент – также соавторы на бумаге Природы.
Неуловимые подписи, освещенные во вспышке светаНекоторые суперкрупные звезды становятся Уолфом-Рейетсом в заключительных этапах их жизней. Ученые считают эти звезды интересными, потому что они обогащают галактики тяжелыми химическими элементами, которые в конечном счете становятся стандартными блоками для планет и жизни.
«Мы постепенно определяем, какие виды звезд взрываются, и почему, и какие виды элементов они производят», говорит Филиппенко. «Эти элементы крайне важны для существования жизни. В очень реальном смысле мы выясняем наше собственное звездное происхождение».Все звезды – неважно, какой размер – проводит их жизни, плавящие водородные атомы, чтобы создать гелий.
Чем более крупный звезда, тем больше силы тяжести это владеет, который ускоряет сплав в ядре звезды, производя энергию противодействовать гравитационному коллапсу. Когда водород исчерпан, суперкрупная звезда продолжает плавить еще более тяжелые элементы как углерод, кислород, неон, натрий, магний и так далее, пока его ядро не обращается к железу.
На данном этапе атомы (даже субатомные частицы) упакованы в так тесно, что сплав больше не выпускает энергию в звезду. Это теперь только поддержано электронным давлением вырождения – квант механический закон, который мешает двум электронам занимать то же самое квантовое состояние.
Когда ядро будет достаточно крупным, даже электронное вырождение не поддержит звезду, и это разрушается. Протоны и электроны в основном слиянии, выпуская огромную сумму энергии и нейтрино.
Это, в свою очередь, приводит в действие ударную взрывную волну, которая проходит через звезду, изгоняющую, остается яростно в космос, поскольку она идет сверхновая звезда.Фаза Уолфа-Рейета происходит перед сверхновой звездой. Поскольку ядерный синтез замедляется, тяжелые элементы, подделанные в ядре звезды, повышаются до поверхности, выделяющей сильные ветры. Эти ветры теряют огромную сумму материала в космос и затеняют звезду от вырывания телескопов на Земле.
«Когда звезда Уолфа-Рейета идет сверхновая звезда, взрыв, как правило, настигает звездный ветер, и всей информации о звезде прародителя не стало», говорит Ньюджент. «Мы стали удачливыми с SN 2013cu – мы поймали сверхновую звезду, прежде чем это настигло ветер. Вскоре после того, как звезда взорвалась, она освободила ультрафиолетовую вспышку от ударной волны, которая нагрелась и осветила ветер. Условия, которые мы наблюдали в этот момент, были очень похожи на то, что было там перед сверхновой звездой».Прежде чем обломки сверхновой звезды настигли ветер, iPTF команда сумела захватить свои химические легкие подписи (или спектры) с наземным телескопом Keck на Гавайях и видела контрольные признаки звезды Уолфа-Рейета.
Когда iPTF команда выполнила последующие наблюдения 15 часов спустя с Быстрым спутником НАСА, сверхновая звезда была все еще довольно горячей и сильно испустила в ультрафиолетовом. В следующие дни, iPTF сотрудники сплотил телескопы во всем мире, чтобы наблюдать, что сверхновая звезда врезалась в материал, который был ранее изгнан из звезды.
Поскольку дни прошли, исследователи смогли классифицировать SN 2013cu как Тип сверхновая звезда IIb из-за слабых водородных подписей и сильных особенностей гелия в спектрах, которые появились после того, как сверхновая звезда охладилась.«С рядом наблюдений включая данные я взял с телескопом Keck-I спустя 6.5 дней после взрыва, мы видели, что расширяющие обломки сверхновой звезды быстро настигли ионизированный вспышкой ветер, который показал особенности Уолфа-Рейета.
Так, ловля сверхновой звезды достаточно рано трудна – Вы должны быть в курсе событий, как наша команда была», говорит Филиппенко.«Это открытие было полностью шокирующим, оно открывает совершенно новую область исследования для нас», говорит Ньюджент. «С нашими самыми большими телескопами у Вас мог бы быть шанс получения спектра звезды Уолфа-Рейета в самых близких галактиках к нашему Млечному пути, возможно 4 миллиона световых годов далеко. SN 2013cu составляет 360 миллионов световых годов далеко – далее почти фактором 100».
И потому что исследователи поймали сверхновую звезду рано – когда ультрафиолетовая вспышка осветила звездный ветер прародителя – они смогли взять несколько спектров. «Идеально, мы хотели бы сделать это снова и снова и развивать некоторую интересную статистику, не только для суперновинок с прародителями Уолфа-Рейета, но и другими типами также», говорит Ньюджент.Модернизация трубопровода приводит к неожиданным открытиямС февраля 2014 обзор iPTF просматривал небо ночью с автоматизированным телескопом, установленным на 48 дюймах Телескоп Сэмюэля Ошина в Паломарской обсерватории в южной Калифорнии. Как только наблюдения взяты, путешествие данных больше чем 400 миль к NERSC в Окленде через Высокоэффективную Беспроводную Сеть Исследования и Образования Национального научного фонда и ESnet Министерства энергетики.
В NERSC Переходный Трубопровод Обнаружения В реальном времени просеивает через данные, определяет события, чтобы развить и посылает тревогу iPTF ученым во всем мире.Обзор был основан на наследии Palomar Transient Factory (PTF), разработанной в 2008, чтобы систематически картировать переходное небо при помощи той же самой камеры в Паломарской обсерватории. В прошлом году Ньюджент и коллеги в Калифорнийском технологическом институте и УК Беркли сделали значительные модификации к переходному трубопроводу обнаружения для iPTF проекта.
Работая со штатом NERSC, Ньюджент модернизировал вычислительный трубопровод и аппаратные средства хранения. iPTF команда также сделала улучшения алгоритмов машинного обучения в основе трубопровода обнаружения и включила Слоана Цифровой Звездный Обзор III звезд и каталоги галактики, таким образом, трубопровод мог немедленно отклонить известные переменные звезды.Они даже добавили опцию отклонения астероида к автоматизированному технологическому процессу, который вычисляет орбиту каждого известного астероида в начале ночи, определяет, где астероиды находятся по отдельному изображению, и затем отклоняет их.
«Все наши модификации значительно ускорили наше переходное обнаружение в реальном времени; мы теперь посылаем высококачественные тревоги сверхновой звезды астрономам все во всем мире меньше чем через 40 минут после взятия изображения в Palomar», говорит Ньюджент. «В случае SN 2013cu, который имел все значение».