Καθώς τα αστρονομικά φαινόμενα πηγαίνουν, οι σουπερνόβες είναι από τις πιο συναρπαστικές και θεαματικές. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει όταν ορισμένοι τύποι αστεριών φτάνουν στο τέλος της διάρκειας ζωής τους, όπου εκρήγνυνται και ρίχνουν τα εξωτερικά τους στρώματα. Χάρη στις γενιές μελέτης, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να ταξινομήσουν τις περισσότερες παρατηρούμενες σουπερνόβες σε μία από τις δύο κατηγορίες (Τύπος I και Τύπος II) και να προσδιορίσουν ποια είδη αστεριών είναι οι πρόγονοι για κάθε ένα.
Ωστόσο, μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να προσδιορίσουν ποιος τύπος αστεριού οδηγεί τελικά σε σουπερνόβα τύπου Ic - μια ειδική κλάση όπου ένα αστέρι υφίσταται πυρήνα κατάρρευση αφού αφαιρεθεί το υδρογόνο και το ήλιο του. Αλλά χάρη στις προσπάθειες δύο ομάδων αστρονόμων που διερεύνησαν αρχειακά δεδομένα από το Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, Οι επιστήμονες έχουν τώρα βρει το πολυαναμενόμενο αστέρι που προκαλεί αυτόν τον τύπο σουπερνόβα.
Βασικά, οι σουπερνόβα τύπου Ι πιστεύεται ότι προέρχονται από δυαδικά συστήματα που αποτελούνται από έναν λευκό νάνο και ένα συνοδευτικό αστέρι σε τροχιά μεταξύ τους. Με την πάροδο του χρόνου, ο λευκός νάνος θα αρχίσει να αναρροφά υλικό από τον σύντροφο μέχρι να επιτευχθεί μια κρίσιμη μάζα. Ο υπερσυσκευασμένος λευκός νάνος στη συνέχεια βιώνει πυρήνα κατάρρευση και εκρήγνυται με μια απίστευτα φωτεινή έκρηξη υλικού και ενέργειας.
Στην περίπτωση των υπερκαινοφανών τύπου Ic, που αντιπροσωπεύουν περίπου το 20% των μαζικών αστεριών που εκρήγνυνται από την κατάρρευση του πυρήνα, το αστέρι έχει χάσει την εξωτερική του στρώση υδρογόνου και το μεγαλύτερο μέρος του ηλίου του. Αυτά τα αστέρια πιστεύεται ότι είναι από τα πιο μαζικά γνωστά - με τουλάχιστον 30 ηλιακές μάζες - και παραμένουν φωτεινά ακόμη και μετά την απόρριψη των εξωτερικών τους στρωμάτων. Ως εκ τούτου, ήταν ένα μυστήριο γιατί οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν ένα πριν προχωρήσει σε σουπερνόβα.
Ευτυχώς, το 2017, παρατηρήθηκε μια σουπερνόβα τύπου Ic μέσα σε ένα σύμπλεγμα νέων αστεριών στον σπειροειδή γαλαξία NGC 3938, που βρίσκεται περίπου 65 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η αρχική ανακάλυψη έγινε από αστρονόμους στα Παρατηρητήρια Tenagra στην Αριζόνα, αλλά οι δύο ομάδες αστρονόμων στράφηκαν Χαμπλ για να εντοπίσετε την ακριβή τοποθεσία της πηγής.
Η πρώτη ομάδα, με επικεφαλής τον Schuyler D. Van Dyk - ανώτερους ερευνητές στο Κέντρο Επεξεργασίας και Ανάλυσης Υπέρυθρων (IPAC) του Caltech - απεικόνισε τη νέα σουπερνόβα τον Ιούνιο του 2017 με Το Χαμπλ Wide Field Camera 3 (WFC 3). Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτήν την εικόνα για να εντοπίσουν τον υποψήφιο πρόγονο στο αρχείο Χαμπλ φωτογραφίες που ελήφθησαν από το NGC 3938 τον Δεκέμβριο του 2007.
Η δεύτερη ομάδα, με επικεφαλής τον Charles Kilpatrick του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Santa Cruz, παρατήρησε τη σουπερνόβα τον Ιούνιο του 2017 σε υπέρυθρες εικόνες χρησιμοποιώντας ένα από τα τηλεσκόπια των 10 μέτρων στο W.M. Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη. Στη συνέχεια η ομάδα ανέλυσε το ίδιο αρχείο Χαμπλ φωτογραφίες ως ομάδα του Van Dyk για να ανακαλύψετε την πιθανή πηγή.
Και οι δύο ομάδες δημοσίευσαν μελέτες που έδειξαν ότι ο πρόγονος ήταν πιθανώς ένα μπλε υπερκείμενος που βρίσκεται σε έναν από τους σπειροειδείς βραχίονες του NGC 3938. Όπως ανέφερε ο Van Dyk σε πρόσφατο δελτίο τύπου της NASA, «Η εύρεση ενός καλόπιστου προγόνου ενός σουπερνόβα Ic είναι ένα μεγάλο βραβείο της αναζήτησης προγόνων. Έχουμε τώρα για πρώτη φορά ένα σαφώς ανιχνευόμενο υποψήφιο αντικείμενο. "
Το γεγονός ότι η σουπερνόβα (που ονομάστηκε SN 2017ein) εντοπίστηκε στην αρχή ήταν επίσης πολύ τυχερό, όπως εξήγησε ο Kilpatrick:
«Ήμασταν τυχεροί που η σουπερνόβα ήταν κοντά και πολύ φωτεινή, περίπου 5 έως 10 φορές φωτεινότερη από τις άλλες σουπερνόβα τύπου Ic, κάτι που μπορεί να έκανε τον πρόγονο ευκολότερο να βρεθεί. Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει πολλές σουπερνόβα τύπου Ic, αλλά είναι πολύ μακριά για να επιλύσει το Hubble. Χρειάζεστε ένα από αυτά τα τεράστια, φωτεινά αστέρια σε έναν κοντινό γαλαξία για να φύγετε. Φαίνεται ότι οι περισσότερες σουπερνόβα τύπου Ic είναι λιγότερο μαζικές και επομένως λιγότερο φωτεινές και αυτός είναι ο λόγος που δεν μπορέσαμε να τα βρούμε. "
Με βάση την εκτίμησή τους για τον πρόγονο, και οι δύο ομάδες προσέφεραν δύο δυνατότητες για την ταυτότητα της πηγής. Από τη μια πλευρά, πρότειναν ότι θα μπορούσε να είναι ένα μόνο μεγάλο αστέρι μεταξύ 45 και 55 ηλιακών μαζών που έκαψαν πολύ φωτεινά και ζεστά, προκαλώντας να κάψει τα εξωτερικά στρώματα υδρογόνου και ηλίου πριν υποστεί βαρυτική κατάρρευση.
Μια δεύτερη πιθανότητα ήταν ότι ο πρόγονος ήταν ένα τεράστιο δυαδικό σύστημα που αποτελούταν από ένα αστέρι που ήταν μεταξύ 60 και 80 ηλιακών μαζών και ενός συντρόφου που ήταν 48 ηλιακές μάζες. Σε αυτό το σενάριο, το πιο ογκώδες αστέρι απογυμνώθηκε από τα στρώματα υδρογόνου και ηλίου από τον σύντροφό του πριν εκραγεί ως σουπερνόβα.
Η δεύτερη πιθανότητα ήταν λίγο έκπληξη, καθώς δεν είναι αυτό που οι αστρονόμοι αναμένουν με βάση τα τρέχοντα μοντέλα. Όταν πρόκειται για σουπερνόβα τύπου Ι, οι αστρονόμοι αναμένουν ότι τα δυαδικά συστήματα θα αποτελούνται από αστέρια χαμηλότερης μάζας, συνήθως ένα αστέρι νετρονίων με έναν σύντροφο που έχει αφήσει την κύρια ακολουθία του και επεκτάθηκε για να γίνει ένας κόκκινος γίγαντας.
Επομένως, η ανακάλυψη αυτού του προγόνου επιλύει κάτι ένα μυστήριο για τους αστρονόμους. Για κάποιο χρονικό διάστημα, γνωρίζουν ότι οι υπερκαινοφανείς τύπου Ic είχαν ανεπάρκεια υδρογόνου και ηλίου και δεν ήταν σίγουροι γιατί. Μια πιθανή εξήγηση ήταν ότι απογυμνώθηκαν από ισχυρούς ανέμους φορτισμένων σωματιδίων. Ωστόσο, δεν έχει βρεθεί καμία απόδειξη για αυτό.
Η άλλη πιθανότητα αφορούσε δυαδικά ζεύγη κοντά σε τροχιά όπου ένα αστέρι απογυμνώθηκε από τα εξωτερικά του στρώματα προτού εκραγεί. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση, διαπίστωσαν ότι το αστέρι που απογυμνώθηκε από υλικό ήταν ακόμα αρκετά τεράστιο που τελικά εξερράγη ως σουπερνόβα τύπου Ic.
Όπως εξήγησε ο Ori Fox, ερευνητής στο Space Telescope Science Institute (STSI) στη Βαλτιμόρη και μέλος της ομάδας του Van Dyk:
«Η αποσύνδεση αυτών των δύο σεναρίων για την παραγωγή υπερκαινοφανών τύπου Ic επηρεάζει την κατανόησή μας για την αστρική εξέλιξη και τον σχηματισμό αστεριών, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο κατανέμονται οι μάζες των αστεριών όταν γεννιούνται και πόσα αστέρια σχηματίζονται σε αλληλεπιδρώντας δυαδικά συστήματα. Και αυτές είναι ερωτήσεις που δεν θέλουν να μάθουν μόνο οι αστρονόμοι που μελετούν σουπερνόβα, αλλά όλοι οι αστρονόμοι το αναζητούν. "
Οι δύο ομάδες δήλωσαν επίσης ότι δεν θα μπορέσουν να επιβεβαιώσουν την ταυτότητα του προγόνου αστέρα έως ότου το σουπερνόβα ξεθωριάσει σε περίπου δύο χρόνια. Προς το παρόν, ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν τη NASA Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), το οποίο έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2021, για να δει αν ο πρόγονος εξακολουθεί να είναι πολύ φωτεινός (όπως αναμένεται) και να κάνει πιο ακριβείς μετρήσεις της φωτεινότητας και της μάζας του.
Αυτή η τελευταία ανακάλυψη όχι μόνο συμπληρώνει μερικές από τις τρύπες στις γνώσεις μας σχετικά με το πώς συμπεριφέρονται ορισμένα αστέρια όταν φτάνουν στο τέλος της κύριας φάσης ακολουθίας τους, αλλά παρέχει επίσης στους αστρονόμους την ευκαιρία να μάθουν περισσότερα σχετικά με τον σχηματισμό και την εξέλιξη των αστεριών στο Σύμπαν μας . Όταν τα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς θα είναι διαθέσιμα τα επόμενα χρόνια, οι αστρονόμοι ελπίζουν να αποκτήσουν ζωτικές πληροφορίες για αυτά τα ερωτήματα.
Η μελέτη με επικεφαλής τον Van Dyk, με τίτλο «SN 2017ein and the Possible First Identification of a Type Ic Supernova Progenitor» εμφανίστηκε στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα τον Ιούνιο. Η δεύτερη μελέτη, "Ένας δυνητικός πρόγονος για τον τύπο Ic supernova 2017ein", εμφανίστηκε στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας τον περασμένο Οκτώβριο.
