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Enquête sur la supernova SN 2018ibb

Un aperçu des caractéristiques uniques et de l'importance de la supernova SN 2018ibb.

― 7 min lire


Supernova SN 2018ibbSupernova SN 2018ibbrévéléepar instabilité de paire SN 2018ibb.Principaux points sur la supernova rare
Table des matières

Les supernovae sont des explosions puissantes qui se produisent quand une étoile arrive à la fin de sa vie. Elles peuvent briller plus que des galaxies entières pendant un court moment. Elles jouent un rôle clé dans l'enrichissement de l'univers en éléments lourds, contribuant à la formation de nouvelles étoiles et de planètes.

Qu'est-ce que SN 2018ibb ?

SN 2018ibb est un type de Supernova connu sous le nom de supernova à instabilité de paire (PISN). Ce type d'explosion se produit dans des étoiles très massives. Ces étoiles traversent un processus qui mène à leur effondrement et à une mort explosive. L'étude de SN 2018ibb offre des aperçus importants sur les cycles de vie des étoiles massives et la nature des explosions de supernova.

Caractéristiques de SN 2018ibb

SN 2018ibb est unique parce que c'est l'un des meilleurs candidats pour être une PISN observée jusqu'à présent. Elle a été surveillée de mi-2018 à début 2022, permettant aux scientifiques de rassembler des données étendues sur son évolution et ses caractéristiques.

Surveillance Photométrique et Spectroscopique

Pendant cette période, les scientifiques ont utilisé divers télescopes pour observer la luminosité (Photométrie) et le spectre lumineux (Spectroscopie) de SN 2018ibb. Cette approche permet aux chercheurs de suivre comment la supernova change au fil du temps, y compris sa couleur, sa luminosité, et les types d'éléments présents dans sa lumière.

Courbes de Lumière

La luminosité de SN 2018ibb a augmenté régulièrement avant d'atteindre un pic. Après avoir atteint sa luminosité maximale, elle a commencé à décliner lentement. La courbe de lumière d'une supernova est cruciale pour comprendre ses propriétés physiques.

Composition du Matériel Éjecté

Les supernovae éjectent d'énormes quantités de matériel dans l'espace. Pour SN 2018ibb, les chercheurs ont estimé la quantité de Nickel radioactif produite lors de l'explosion. Ce nickel est essentiel pour alimenter la lumière de la supernova dans ses premiers stades.

L'Étoile Progenitrice

L'étoile progenitrice de SN 2018ibb était une étoile très massive qui avait probablement un noyau d'hélium. Comprendre les caractéristiques de cette étoile est clé pour déchiffrer les processus qui mènent à une PISN.

Modèles d'Évolution Stellaire

Les modèles d'évolution stellaire suggèrent que des étoiles avec des masses spécifiques finiront par mourir en tant que supernovae. Pour SN 2018ibb, les modèles indiquent qu'elle provient d'une étoile avec une masse qui a permis la formation d'un noyau d'hélium.

Importance de la Surveillance

En surveillant SN 2018ibb, les chercheurs espèrent rassembler des données qui permettront de clarifier la nature des PISNe. Cela inclut comprendre combien de masse est éjectée durant l'explosion et comment la courbe de lumière évolue au fil du temps.

Comparaison des Classes de Supernovae

Les supernovae peuvent être classées en plusieurs classes selon leurs spectres et leurs courbes de lumière. Les PISNe sont distinctes d'autres types de supernovae comme les supernovae de type Ia, qui se produisent dans des systèmes binaires.

Le Rôle du Nickel

Le nickel joue un rôle vital dans la façon dont les supernovae brillent. La quantité de nickel produite lors de l'explosion affecte la luminosité de la supernova et combien de temps elle restera lumineuse.

Campagne d'Observation

La campagne d'observation de SN 2018ibb a impliqué plusieurs télescopes et techniques. Cette approche complète a aidé les scientifiques à rassembler des données étendues sur une longue période.

Télescopes Utilisés

Divers télescopes ont été impliqués dans l'observation de SN 2018ibb, y compris de grands observatoires au sol et des télescopes spatiaux. Chaque télescope a contribué à différents aspects de la surveillance de la supernova.

Méthodes de Collecte de Données

Les méthodes de collecte de données comprenaient la photométrie, qui mesure la luminosité au fil du temps, et la spectroscopie, qui analyse le spectre lumineux pour identifier les éléments présents dans les éjectas de la supernova.

Analyse de la Courbe de Lumière

La courbe de lumière de SN 2018ibb montre une longue montée suivie d'un déclin lent, indiquant la sortie d'énergie de la supernova et comment elle change au fil du temps. Cette courbe de lumière est cruciale pour comprendre la physique derrière l'explosion.

Échelle de Temps de Montée et de Déclin

Le temps de montée de SN 2018ibb était particulièrement long, suggérant une explosion massive et une quantité significative d'énergie impliquée. Le déclin fournit également des indices concernant le mécanisme de l'explosion.

Évolution Spectroscopique

Le spectre lumineux de SN 2018ibb a changé au fil du temps. Initialement, la supernova affichait de larges lignes d'absorption avant d'évoluer pour montrer des lignes d'émission associées à différents éléments.

Identification des Éléments

Les scientifiques ont identifié divers éléments dans SN 2018ibb, y compris l'oxygène et le magnésium, à travers des lignes spectrales. La présence de chaque élément fournit des aperçus sur les processus se produisant à l'intérieur de la supernova.

Rôle du Matériel Circumstellaire

Le matériel circumstellaire fait référence aux gaz et à la poussière entourant l'étoile progenitrice avant qu'elle n'explose. L'interaction entre le matériel éjecté et ce milieu environnant joue un rôle important dans la formation de la courbe de lumière et du spectre de la supernova.

Interaction des Éjectas

Quand les éjectas de la supernova entrent en collision avec le matériel circumstellaire, cela peut produire de la lumière supplémentaire et influencer les caractéristiques spectrales observées. Cette interaction met en évidence l'environnement complexe dans lequel la supernova évolue.

Modèles Théoriques des PISNe

Les modèles théoriques prédisent le comportement des supernovae à instabilité de paire et leurs propriétés. En comparant SN 2018ibb à ces modèles, les chercheurs peuvent évaluer l'exactitude des théories actuelles concernant les étoiles massives.

Comparaison avec D'autres Supernovae

En plaçant SN 2018ibb aux côtés d'autres supernovae connues, les scientifiques peuvent évaluer les similarités de comportement, permettant une meilleure compréhension de la diversité au sein des phénomènes de supernova.

Implications pour l'Évolution Stellaire

Les découvertes concernant SN 2018ibb contribuent à la discussion plus large sur l'évolution stellaire. Elles aident les scientifiques à comprendre non seulement les dernières étapes des étoiles massives, mais aussi les implications pour les générations futures d'étoiles et de systèmes planétaires.

Observations Futures

Les capacités d'observation à venir, y compris celles des nouveaux télescopes spatiaux, continueront d'améliorer notre connaissance des supernovae et de leurs étoiles progenitrices.

L'Impact sur la Cosmologie

Comprendre les supernovae n'est pas seulement une question de mort stellaire, mais aussi d'évolution cosmique. Les supernovae contribuent à la diffusion des éléments dans tout l'univers, influençant la formation de nouvelles étoiles et de planètes.

Supernovae et Trous Noirs

La recherche sur des supernovae comme SN 2018ibb peut aussi fournir des insights sur la formation des trous noirs. La relation entre les supernovae et les trous noirs est un domaine de recherche et de découverte en cours.

Conclusion

SN 2018ibb représente une opportunité significative pour les chercheurs de comprendre les processus derrière les supernovae à instabilité de paire. Ses données d'observation étendues et ses caractéristiques uniques en font une étude de cas précieuse.

Directions Futures

Les futures recherches se concentreront sur le perfectionnement des modèles, l'amélioration des techniques d'observation, et une analyse plus poussée des implications des découvertes issues des supernovae comme SN 2018ibb. Ce travail continu approfondira notre compréhension du cycle de vie des étoiles et de l'évolution de l'univers.

Source originale

Titre: 1100 days in the life of the supernova 2018ibb -- The best pair-instability supernova candidate, to date

Résumé: Abridged - Stars with ZAMS masses between 140 and $260 M_\odot$ are thought to explode as pair-instability supernovae (PISNe). During their thermonuclear runaway, PISNe can produce up to several tens of solar masses of radioactive nickel, resulting in luminous transients similar to some superluminous supernovae (SLSNe). Yet, no unambiguous PISN has been discovered so far. SN2018ibb is a H-poor SLSN at $z=0.166$ that evolves extremely slowly compared to the hundreds of known SLSNe. Between mid 2018 and early 2022, we monitored its photometric and spectroscopic evolution from the UV to the NIR with 2-10m class telescopes. SN2018ibb radiated $>3\times10^{51} \rm erg$ during its evolution, and its bolometric light curve reached $>2\times10^{44} \rm erg\,s^{-1}$ at peak. The long-lasting rise of $>93$ rest-frame days implies a long diffusion time, which requires a very high total ejected mass. The PISN mechanism naturally provides both the energy source ($^{56}$Ni) and the long diffusion time. Theoretical models of PISNe make clear predictions for their photometric and spectroscopic properties. SN2018ibb complies with most tests on the light curves, nebular spectra and host galaxy, potentially all tests with the interpretation we propose. Both the light curve and the spectra require 25-44 $M_\odot$ of freshly nucleosynthesised $^{56}$Ni, pointing to the explosion of a metal-poor star with a He-core mass of 120-130 $M_\odot$ at the time of death. This interpretation is also supported by the tentative detection of [Co II]$\lambda$1.025$\mu$m, which has never been observed in any other PISN candidate or SLSN before. Powering by a central engine, such as a magnetar or a black hole, can be excluded with high confidence. This makes SN2018ibb by far the best candidate for being a PISN, to date.

Auteurs: Steve Schulze, Claes Fransson, Alexandra Kozyreva, Ting-Wan Chen, Ofer Yaron, Anders Jerkstrand, Avishay Gal-Yam, Jesper Sollerman, Lin Yan, Tuomas Kangas, Giorgos Leloudas, Conor M. B. Omand, Stephen J. Smartt, Yi Yang, Matt Nicholl, Nikhil Sarin, Yuhan Yao, Thomas G. Brink, Amir Sharon, Andrea Rossi, Ping Chen, Zhihao Chen, Aleksandar Cikota, Kishalay De, Andrew J. Drake, Alexei V. Filippenko, Christoffer Fremling, Laurane Freour, Johan P. U. Fynbo, Anna Y. Q. Ho, Cosimo Inserra, Ido Irani, Hanindyo Kuncarayakti, Ragnhild Lunnan, Paolo Mazzali, Eran O. Ofek, Eliana Palazzi, Daniel A. Perley, Miika Pursiainen, Barry Rothberg, Luke J. Shingles, Ken Smith, Kirsty Taggart, Leonardo Tartaglia, WeiKang Zheng, Joseph P. Anderson, Letizia Cassara, Eric Christensen, S. George Djorgovski, Lluis Galbany, Anamaria Gkini, Matthew J. Graham, Mariusz Gromadzki, Steven L. Groom, Daichi Hiramatsu, D. Andrew Howell, Mansi M. Kasliwal, Curtis McCully, Tomas E. Müller-Bravo, Simona Paiano, Emmanouela Paraskeva, Priscila J. Pessi, David Polishook, Arne Rau, Mickael Rigault, Ben Rusholme

Dernière mise à jour: 2023-11-24 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2305.05796

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.05796

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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