Ekspektasi yang Hancur: Ultrabright Supernovae Defy Explanation


Dari pandangan sebuah planet yang berada di sebelah bintang yang tenang dan relatif dapat diprediksi, keadaan yang mengarah pada ledakan bintang dramatis di tempat lain di alam semesta ini mungkin terdengar agak mustahil. Beberapa ledakan seperti itu, yang dikenal sebagai supernova tipe Ia, terjadi ketika sebuah bintang kecil dan padat yang dikenal dengan katai putih - kira-kira diameter Bumi, tetapi ratusan ribu kali lebih besar - tumbuh terlalu besar dengan menyedot material dari bintang yang berdekatan, memicu ledakan termonuklir

Dari pandangan sebuah planet yang berada di sebelah bintang yang tenang dan relatif dapat diprediksi, keadaan yang mengarah pada ledakan bintang dramatis di tempat lain di alam semesta ini mungkin terdengar agak mustahil. Beberapa ledakan seperti itu, yang dikenal sebagai supernova tipe Ia, terjadi ketika sebuah bintang kecil dan padat yang dikenal dengan katai putih - kira-kira diameter Bumi, tetapi ratusan ribu kali lebih besar - tumbuh terlalu besar dengan menyedot material dari bintang yang berdekatan, memicu ledakan termonuklir. Cataclysms lain, yang dikenal sebagai supernova tipe II, terjadi ketika banyak bintang yang lebih berat, beberapa dari mereka puluhan kali lebih besar dari matahari, meledak di bawah beratnya sendiri.
Untunglah keadaan-keadaan itu muncul cukup jarang untuk menyelamatkan umat manusia dari kejatuhan supernova di dekatnya. Tetapi alam semesta adalah tempat yang besar, dan peristiwa-peristiwa lokal yang jarang terjadi seperti tipe Ia dan supernova tipe II terjadi dalam jumlah yang relatif besar di ruang angkasa yang luas. Sekarang survei langit telah menghasilkan jenis supernova yang jauh lebih langka, yang menentang penjelasan standar tentang bagaimana ledakan itu bekerja.
"Mereka tidak terlihat seperti supernova normal, " kata Robert Quimby, seorang peneliti postdoctoral di California Institute of Technology, dari fenomena yang baru ditemukan. "Itu cara paling sederhana untuk menjelaskannya." Quimby adalah bagian dari proyek Palomar Transient Factory (PTF), yang menggunakan Teleskop Oschin 1, 2 meter di Palomar Observatory di California untuk menemukan ledakan di alam semesta, beberapa di antaranya sangat jauh sehingga terjadi beberapa miliar tahun yang lalu, tetapi cahaya dari peledakan mereka baru sekarang mencapai Bumi. Tim PTF menggambarkan kelas baru supernova dalam sebuah penelitian yang diterbitkan secara online 8 Juni di Nature . (Adalah bagian dari Nature Publishing Group.)
Empat supernova PTF baru, bersama dengan dua peristiwa yang diidentifikasi dalam beberapa tahun terakhir yang menentang klasifikasi, semuanya memiliki sifat-sifat yang tidak dapat dijelaskan yang sama: Mereka sangat terang, dan pemecahan spektral cahaya yang dipancarkan menunjukkan tidak ada jejak komponen supernova umum seperti hidrogen, zat besi dan kalsium. "Jika Anda melihat ribuan spektra supernova, seperti yang saya lakukan, ini segera melompat kepada Anda sebagai sesuatu yang aneh, " kata Quimby. "Mereka tidak memiliki gerak gerak yang normal yang kamu harapkan untuk dilihat."
Kecerahan ekstrem dari kelas baru supernova, sekitar 10 kali lipat dari supernova tipe Ia yang khas dari white dwarf yang meledak, menempatkan mereka di antara supernova paling bercahaya yang dikenal. Luminositas yang memungkinkan Quimby dan rekan-rekannya untuk melihat segelintir supernova baru di antara 1.000 lebih supernova dari semua jenis yang telah ditemukan oleh PTF, meskipun supernova core-collapse tampaknya 10.000 kali lebih umum.
Tapi apa yang menghasilkan kecerahan kelas baru masih belum diketahui. Cara supernova memudar dari kecerahan puncaknya dari waktu ke waktu tidak konsisten dengan pembusukan elemen radioaktif, yang merupakan kekuatan dari cahaya supernova tipe Ia. Dan dalam kataklismik inti-runtuh seperti supernova tipe II, unsur-unsur berat seperti besi muncul dalam spektrum, biasanya disertai dengan hidrogen dari ledakan supernova yang meluas, bertemu dengan gas ambient di medium circumstellar.
Salah satu kemungkinan asal mula ledakan superluminous adalah bintang yang sangat masif, kira-kira 100 kali massa matahari, yang mengeluarkan cangkang padat dari bahan yang kekurangan hidrogen. Jika kemudian mengalami keruntuhan inti untuk memulai supernova, ejecta yang digerakkan supernova akan bertabrakan dengan cangkang yang ada untuk bersinar terang. Para astronom telah menemukan preseden supernova miskin hidrogen yang diawali oleh peristiwa erupsi, kata Roger Chevalier, seorang profesor astronomi di Universitas Virginia yang tidak berkontribusi pada penelitian baru. Tetapi skala erupsi itu terlalu kecil untuk menjelaskan luminositas supernova kelompok PTF.
Sebagai alternatif, supernova dapat meninggalkan magnetar, bentuk yang sangat termagnetisasi dari sisa-sisa bintang padat yang dikenal sebagai bintang neutron. Putaran cepat magnetar dapat menyediakan sumber daya internal untuk menerangi supernova ejecta. Tapi skenario itu menginginkan cadangan pengamatan juga; semua magnet yang dikenal berputar terlalu lambat untuk menjelaskan pancaran ledakan superluminous. "Anda ingin itu dibentuk dengan laju perputaran satu hingga tiga milidetik, dan kami tidak memiliki bukti untuk menunjukkan bahwa magnetar terbentuk dengan jenis perputaran itu, " kata Chevalier. "Jadi pada prinsipnya setidaknya kamu bisa menghasilkan luminositas tinggi dengan cara itu, tapi sekali lagi ada banyak yang tidak kita mengerti."
Quimby dan koleganya terus mencari acara baru dan melacak supernova yang memudar seiring waktu untuk melihat bagaimana mereka berkembang. Mereka bahkan telah menyusun Teleskop Luar Angkasa Hubble untuk mengumpulkan spektrum ultraviolet mereka. "Dengan membangun seluruh urutan itu dan menggabungkan data UV, kita bisa mendapatkan penanganan yang lebih baik pada asal-usul fisik dari hal-hal ini, " kata Quimby. Tetapi untuk saat ini tidak ada mekanisme untuk kelas supernova yang baru ditemukan yang sepenuhnya meyakinkan, Chevalier mencatat. "Mereka memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, dan saya tidak akan mengatakan masyarakat telah mencapai kesepakatan tentang apa yang terjadi di sini, " katanya.