Σε μόλις τρεις εβδομάδες από την ανακάλυψή του στις 21 Ιανουαρίου 2014, έχουν μάθει πολλά για το νέο supernova SN 2014J στο Messier 82, τον γαλαξία "Cigar". Εκτός από την έγκαιρη επιβεβαίωση που βασίζεται στο φάσμα του ότι είναι πράγματι ένας τύπος Ια σουπερνόβα, θεωρείται πλέον ότι είναι η πλησιέστερη έκρηξη τύπου Ια στον γαλαξία μας από το 1986.
Η μοναδική του εγγύτητα κάνει το SN 2014J ένα από τα πιο σημαντικά σουπερνόβα που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Θα επηρεάσει την κατανόησή μας τόσο της κατηγορίας Ia-supernova όσο και του Σύμπαντος στο σύνολό της, επειδή το μέγεθος, η ηλικία και η τελική μοίρα του Σύμπαντός μας συνδέονται στενά με τις παρατηρήσεις των supernovae τύπου Ia και επειδή η ακρίβεια με την οποία μπορούν να εφαρμοστεί για την εκτίμηση των αποστάσεων γενικής κλίμακας εξαρτάται καθοριστικά από τα πλησιέστερα παραδείγματα. Το SN 2014J είναι πολύ πιθανό να παραμείνει το πλησιέστερο σημείο αγκύρωσης στην κλίμακα απόστασης που βασίζεται σε σουπερνόβα τύπου Ia για τις επόμενες δεκαετίες.
«Όντας η κοντινότερη σουπερνόβα αυτού του είδους, το SN 2014J θα μας βοηθήσει να βαθμονομήσουμε καλύτερα την επέκταση του Σύμπαντος», δήλωσε ο Adam Riess, συν-ηγέτης του έργου Supernova H0 for Equation of State (SHOES) και συν-νικητής του 2011 Βραβείο Νόμπελ στη Φυσική.
Οι παρατηρήσεις των σουπερνόβα τύπου Ia οδήγησαν στην ανακάλυψη ότι το Σύμπαν μας αποτελείται κυρίως από σκοτεινή ενέργεια και ότι ο ρυθμός επέκτασής του φαίνεται ότι επιταχύνεται. Αυτή η ανακάλυψη κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2011 για τους Riess, Saul Perlmutter και Brian Schmidt.
Η ακριβής μέτρηση του ακριβούς ρυθμού επέκτασης του Σύμπαντός μας ήταν το Άγιο Δισκοπότηρο της κοσμολογίας από την ανακάλυψη της επέκτασης του Χαμπλ το 1929. Ο τύπος Ια είναι ιδανικός για την ανίχνευση αποστάσεων κοσμολογικής κλίμακας, επειδή αυτές οι αστρικές εκρήξεις συμβαίνουν μόνο όταν τα αστέρια των λευκών νάνων υπερβαίνουν μια συγκεκριμένη κρίσιμη μάζα, ισοδυναμεί με 1,4 ηλιακές μάζες.
Ως αποτέλεσμα, οι περισσότεροι σουπερνόβα τύπου Ia εκρήγνυνται με περίπου το ίδιο εγγενές ή απόλυτο μέγεθος. Παρέχουν επομένως ένα μοναδικό είδος «τυπικού κεριού», με το οποίο κάθε τύπος Ια σουπερνόβα που παρατηρείται ότι είναι εκατό φορές πιο αμυδρός από έναν άλλο, μπορεί να γίνει κατανοητό ότι είναι ακριβώς δέκα φορές πιο μακριά από το άλλο. Στην πράξη, λογίζονται οι λεπτές διαφορές μεταξύ των πραγματικών σουπερνόβων τύπου Ia, που ανέρχονται περίπου στο 10% κατά μέσο όρο στην καθαρή τους επίδραση στις εκτιμήσεις απόστασης. Τεχνικά, επομένως, ο τύπος Ia supernova παρέχει «τυποποιημένα κεριά».
Οι σουπερνόβα φυσικού τύπου Ia είναι καλά κατανοητές. Μέσα σε λίγες μόνο ημέρες από την ανακάλυψή του, ο Robert Quimby του Ινστιτούτου Kavli για τη Φυσική και τα Μαθηματικά του Σύμπαντος στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο μπόρεσε να προβλέψει το μέγιστο φαινόμενο μέγεθος m_V = 10,5 και την ώρα της μέγιστης φωτεινότητας της 2ης Φεβρουαρίου για το SN 2014J, περισσότερο από μια εβδομάδα πριν από την εμφάνισή τους. Καθώς οι παρατηρήσεις που είναι διαθέσιμες τώρα δείχνουν, όπως συνοψίζεται στη διαθέσιμη καμπύλη φωτός χάρη στην Αμερικανική Ένωση Μεταβλητών Star Observers, η πρόβλεψη του Quimby με βάση τις καμπύλες φωτός άλλου παρόμοιου τύπου supernova Ia (βλ. Σχήμα 1, παρακάτω).
Ενώ το SN 2014J είναι ένα σουπερνόβα κανονικού τύπου Ia, η καμπύλη φωτός του αποκαλύπτει ότι είναι πολύ κοκκινωμένο, όπως σε σκοτεινό και ασαφές από μεγάλες ποσότητες σκόνης που υπάρχουν και παρεμβαίνουν στον γαλαξία του ξενιστή. Η ποσότητα κοκκίνωσης υποδεικνύεται από τη διαφορά μεταξύ του μπλε και του οπτικού μεγέθους. Γνωστή ως εξαφάνιση, μετρούμενη ως E = (B-V), για το SN 2014J η εξαφάνιση ανέρχεται σε ~ 1,3 mag. Αυτό συγκρίνεται με τον επόμενο πλησιέστερο πρόσφατο supernova τύπου Ia, SN 2011fe στον γαλαξία Messier 101, με 23 εκατομμύρια έτη φωτός (7,0 Megaparsecs). Είναι η ελαφριά καμπύλη που δείχνει ότι το SN 2011fe ήταν πολύ μικρό σε σύγκριση, δηλαδή - τόσο το φάσμα όσο και το χρώμα είναι φυσιολογικά.
Η ημερομηνία του πρώτου φωτός της έκρηξης SN 2014J έχει πλέον καθοριστεί για να είναι στις 14,72 Ιανουαρίου UT, περίπου μία εβδομάδα πριν από την ανακάλυψη στις 21 Ιανουαρίου. Αυτό αναφέρθηκε σε μία από τις δύο τουλάχιστον δημοσιεύσεις που έχουν ήδη δημοσιευτεί στο διαδίκτυο σχετικά με το SN 2014J, ένα από τους WeiKang Zheng et. κ.λπ., και το οποίο έχει ήδη υποβληθεί στο Astrophysical Journal Letters (βλ. ηλεκτρονική εκτύπωση εδώ). Το SN 2014J είναι ένα από τα τέσσερα supernova τύπου Ia με παρατηρήσεις μόλις μία ημέρα μετά το πρώτο φως, οι άλλοι περιλαμβάνουν το SN 2011fe και το SN 2009ig στον γαλαξία NGC 1015 στα 130 εκατομμύρια έτη φωτός (41 Megaparsecs) και το SN 2013dy γαλαξίας NGC 7250 στα 46 εκατομμύρια έτη φωτός (14 Megaparsecs).
Αναφέρθηκαν νωρίτερα δύο αντίπαλοι για τον πλησιέστερο πρόσφατο supernovae τύπου Ia, SN 1972E στον γαλαξία NGC 5253 και SN 1986G στο NGC 5128, ο γαλαξίας Centaurus A. Ωστόσο, δεν υποστηρίζεται ότι σχετίζονται άμεσα με την τρέχουσα κλίμακα μηδενικού σημείου απόστασης, επειδή ούτε οι σύγχρονες, πλήρεις, πολλαπλές ζώνες και πολλαπλές εποχές, συμπεριλαμβανομένων των προ-μέγιστων παρατηρήσεων, οι οποίες είναι σημαντικές για τον ορισμό των supernovae τύπου μηδενικού σημείου Ia και δεδομένων που συλλέγεται τώρα για το SN 2014J. Για παράδειγμα, το SN 2002fk στον γαλαξία NGC 1309 στα 100 εκατομμύρια έτη φωτός (31 Megaparsecs) είναι ένα από τα οκτώ σουπερνόβα τύπου Ia που χρησιμοποιούνται ως βαθμονομητές μηδενικού σημείου, λόγω των πλήρων δεδομένων τους, πολλαπλών εποχών, πολλαπλών ζωνών, όπως χρησιμοποιείται για παράδειγμα από τους Riess et al. (δείτε: 2011ApJ… 730..119R).
Από την άποψη του οποίου η πρόσφατη σουπερνόβα τύπου Ia ήταν σχετικά πλησιέστερη, οι αποστάσεις προς τους γαλαξίες που εμπλέκονται μπορούν να εκτιμηθούν με βάση την ανάλυση ουσιαστικά όλων των εκτιμήσεων απόστασης ανεξάρτητων από τη μετατόπιση που έχουν δημοσιευτεί για τους γαλαξίες από το 1980, που σημαίνει στη σύγχρονη εποχή χρησιμοποιώντας CCD και συμπεριλαμβανομένων παρατηρήσεων που βασίζονται στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA. Τέτοιες εκτιμήσεις απόστασης γαλαξιών καταγράφονται στην εξωγαλακτική βάση δεδομένων NASA / IPAC των γαλαξιακών αποστάσεων (NED-D).
Το Galaxy Messier 82, ο οικοδεσπότης του SN 2014J, βρίσκεται στα 12,0 εκατομμύρια έτη φωτός (3,6 Megaparsecs), με βάση τη μέση τιμή τριών ειδών ένδειξης απόστασης που χρησιμοποιεί 8 διαφορετικές εκτιμήσεις. Η τυπική απόκλιση μεταξύ αυτών των δεικτών είναι ~ 10%.
Το Galaxy NGC 5128, ο οικοδεσπότης του SN 1986G, βρίσκεται επίσης στα 12,0 εκατομμύρια έτη φωτός, με βάση 11 διαφορετικούς δείκτες που χρησιμοποιούν 46 διαφορετικές εκτιμήσεις απόστασης και επίσης με μια τυπική απόκλιση μεταξύ των δεικτών ~ 10%. Έτσι, για την ακρίβεια των δεικτών, και οι δύο σουπερνόβα εμφανίστηκαν ουσιαστικά στην ίδια απόσταση, επιβεβαιώνοντας ότι το SN 2014J είναι το πλησιέστερο από το SN 1986G. Το Galaxy NGC 5253, ο οικοδεσπότης του SN 1972E, είναι στην πραγματικότητα ο κοντινότερος γαλαξίας, με 11,0 εκατομμύρια έτη φωτός (3,4 Megaparsecs) που είναι γνωστό ότι φιλοξένησε μια σουπερνόβα τύπου Ia στη σύγχρονη εποχή, με βάση 6 δείκτες με 48 εκτιμήσεις.
Η απόσβεση της εξασθένισης λόγω της σκόνης στο Messier 82 είναι μόνο ένα μέρος πολλών που εμπλέκονται στην εφαρμογή δεδομένων από το SN 2014J για να εκτιμήσουν την απόστασή του. Οι μελλοντικές παρατηρήσεις του μειωμένου μεγέθους της θα αποκαλύψουν την πλήρη καμπύλη φωτός. Αυτό θα επιτρέψει να γίνουν εκτιμήσεις σχετικά με τον χρόνο παρακμής και τους παράγοντες παραμόρφωσης της καμπύλης φωτός. Μόλις είναι διαθέσιμα, το αργότερο μέσα στις επόμενες λίγες έως αρκετές εβδομάδες, το SN 2014J θα ξεκινήσει τη χρήση του ως το πλησιέστερο σημείο αγκύρωσης supernova τύπου Ia.
Περισσότερο από ένα ορόσημο από μια πέτρα Rosetta, το SN 2014J θα έχει ωστόσο αντίκτυπο της διαρκούς κληρονομιάς στις μελλοντικές εφαρμογές των παρατηρήσεων supernova τύπου Ia στην κοσμολογία. Θα είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ενίσχυση της χρήσης του supernova τύπου Ia ως κοσμολογικών δεικτών απόστασης. Αυτό είναι σημαντικό για τα τρέχοντα έργα, συμπεριλαμβανομένου του έργου SHOES, του προγράμματος Carnegie Hubble και άλλων, όλα τα οποία στοχεύουν στη μέτρηση του ρυθμού επέκτασης του Σύμπαντος ή του σταθερού Hubble με ακρίβεια καλύτερη από ένα τοις εκατό μέσα στην επόμενη δεκαετία. Αυτό το επίπεδο ακρίβειας απαιτείται για να κατανοήσουμε όχι μόνο το ακριβές μέγεθος και την ηλικία του Σύμπαντός μας, αλλά και την ακριβή Εξίσωση του κράτους που διέπει τη συνολική ενέργεια του Σύμπαντός μας, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ενέργειας.
