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SN 2021bxu: Un evento di supernova unico

SN 2021bxu mostra una luminosità e schemi chimici insoliti in una rara supernova di tipo IIb.

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Indice

Le Supernovae sono esplosioni potenti che si verificano alla fine della vita di una stella. Segnano il momento in cui una stella collassa sotto la propria gravità. Lo studio di questi eventi aiuta gli scienziati a capire il ciclo vitale delle stelle e i processi che governano l'universo.

Uno di questi eventi è SN 2021bxu, una supernova eccezionale scoperta a febbraio 2021. Questa supernova è classificata come Tipo IIb, che si riferisce a un tipo specifico di stella esplosa che mostra caratteristiche sia delle supernovae di Tipo II che di Tipo Ib. Questo articolo ha l'obiettivo di presentare le caratteristiche di SN 2021bxu, la sua curva di luminosità e le implicazioni della sua scoperta.

Caratteristiche di SN 2021bxu

SN 2021bxu è notevole per i suoi insoliti schemi di luminosità. Inizialmente, ha mostrato un rapido calo di luminosità, seguito da un breve plateau in cui la luminosità è rimasta costante. Questo comportamento è diverso da quello che si osserva normalmente nelle supernovae di Tipo IIb, che di solito hanno fasi di plateau più lunghe causate dalla ricombinazione di idrogeno o Elio.

Le osservazioni hanno mostrato che durante la sua fase di plateau, SN 2021bxu si trovava all'estremità inferiore della scala di luminosità per le supernovae a involucro strippato. Inoltre, la sua curva di luminosità ha indicato un plateau distinto della durata di circa 10 giorni, qualcosa che non è comunemente attribuito alla ricombinazione di idrogeno o elio.

Le velocità delle righe rilevate nel suo spettro erano anche più lente rispetto a quelle comunemente trovate in supernovae simili, suggerendo che SN 2021bxu potrebbe essere uno degli eventi meno energetici nella sua categoria.

La Galassia Ospite

La supernova si trovava in una galassia a spirale conosciuta come ESO 478-G006. Questa galassia ha una ricca storia di formazione stellare, che è significativa per comprendere l'ambiente in cui ha avuto luogo SN 2021bxu.

Poco prima della scoperta della supernova, sono state condotte osservazioni per misurare le caratteristiche della galassia ospite. Queste misurazioni includevano l'età delle stelle, la massa totale e il tasso di formazione di nuove stelle. Queste informazioni aiutano a contestualizzare la supernova e offrono indizi sulla stella che alla fine è esplosa.

Osservazioni Fotometriche

Nello studio di SN 2021bxu, i ricercatori hanno raccolto dati fotometrici multi-banda, il che significa che hanno catturato immagini a colori diversi (o lunghezze d'onda) della luce. Questo metodo permette un'analisi dettagliata di come la luminosità della supernova è cambiata nel tempo.

Le osservazioni iniziali hanno mostrato un rapido calo di luminosità nei primi giorni. Dopo questo declino, la luminosità è rimasta stabile per circa 10 giorni prima di cominciare a svanire di nuovo. Questo schema di luminosità unico distingue SN 2021bxu dalle altre supernovae.

Le osservazioni sono state effettuate utilizzando vari telescopi, tra cui il telescopio Henrietta Swope e il Pan-STARRS, tra gli altri. Ogni telescopio ha contribuito con dati diversi, che sono stati poi combinati per creare una visione complessiva della curva di luminosità della supernova.

Spettroscopia di SN 2021bxu

Insieme ai dati fotometrici, è stata condotta anche la spettroscopia. Questo metodo implica lo studio della luce emessa dalla supernova per identificare gli elementi presenti nel suo guscio in espansione. Analizzando le caratteristiche di assorbimento, i ricercatori possono determinare la composizione chimica della stella esplosa.

In SN 2021bxu, sono stati rilevati diversi elementi. Questi includevano elio e un po' di idrogeno, tipico per una supernova di Tipo IIb. Tuttavia, erano presenti anche elementi più pesanti come calcio, ferro e altri. La presenza di questi elementi offre spunti sui processi che si verificano durante l'esplosione.

Le velocità di queste righe sono state misurate e hanno mostrato una diminuzione nel tempo, indicativa dell'evoluzione continua della supernova. I dati suggeriscono che l'esplosione aveva una struttura complessa, con strati di diversi elementi che si espandevano a velocità variabili.

Implicazioni Teoriche

Le caratteristiche distintive di SN 2021bxu sfidano le teorie esistenti su come evolvono le supernovae. Di solito, le supernovae di Tipo IIb mostrano una forte presenza di idrogeno, spesso responsabile delle curve di luminosità viste durante la fase di ricombinazione. Tuttavia, in SN 2021bxu, la mancanza di idrogeno significativo suggerisce che questo evento potrebbe non seguire gli stessi schemi di altre supernovae conosciute.

Invece, i ricercatori propongono che il plateau osservato potrebbe derivare da altri meccanismi, possibilmente coinvolgendo interazioni d'urto con materiale esteso espulso dalla stella progenitrice prima dell'esplosione.

Confronto tra SN 2021bxu e Altre Supernovae

Rispetto ad altre supernovae ben studiate come SN 1993J, SN 2021bxu mostra somiglianze nel comportamento della curva di luminosità ma anche differenze chiave. Sebbene entrambi gli eventi abbiano subito un iniziale calo di luminosità, SN 2021bxu non ha mostrato un secondo picco di luminosità così forte, tipico per le supernovae alimentate dal decadimento radioattivo.

SN 2021bxu è più simile a SN 2021gno, un'altra supernova peculiare che ha mostrato anch'essa un'evoluzione rapida. Tuttavia, le quantità di nickel e l'energia rilasciata durante l'esplosione erano inferiori per SN 2021bxu rispetto ai suoi omologhi.

Questa unicità mette in evidenza la diversità presente tra le supernovae e sottolinea la necessità di continuare a studiare per comprendere appieno questi eventi cosmici complessi.

Conclusione

SN 2021bxu rappresenta uno studio affascinante nel mondo delle supernovae. La sua insolita curva di luminosità, le velocità delle righe più lente e la composizione chimica dei suoi detriti offrono nuove intuizioni sul ciclo vitale delle stelle e sui vari modi in cui possono concludere la loro vita. Le caratteristiche di questa supernova suggeriscono che ci sono ancora molte incognite nel campo dell'astronomia.

Le osservazioni e le analisi continue di eventi come SN 2021bxu contribuiranno senza dubbio alla nostra comprensione dell'universo e dei processi che lo governano. Man mano che verranno raccolti più dati, i ricercatori avranno l'opportunità di affinare i modelli e ottenere un quadro più chiaro di queste spettacolari esplosioni cosmiche.

Fonte originale

Titolo: Fast and Not-so-Furious: Case Study of the Fast and Faint Type IIb SN 2021bxu

Estratto: We present photometric and spectroscopic observations and analysis of SN 2021bxu (ATLAS21dov), a low-luminosity, fast-evolving Type IIb supernova (SN). SN 2021bxu is unique, showing a large initial decline in brightness followed by a short plateau phase. With $M_r = -15.93 \pm 0.16\, \mathrm{mag}$ during the plateau, it is at the lower end of the luminosity distribution of stripped-envelope supernovae (SE-SNe) and shows a distinct $\sim$10 day plateau not caused by H- or He-recombination. SN 2021bxu shows line velocities which are at least $\sim1500\,\mathrm{km\,s^{-1}}$ slower than typical SE-SNe. It is photometrically and spectroscopically similar to Type IIb SNe during the photospheric phases of evolution, with similarities to Ca-rich IIb SNe. We find that the bolometric light curve is best described by a composite model of shock interaction between the ejecta and an envelope of extended material, combined with a typical SN IIb powered by the radioactive decay of $^{56}$Ni. The best-fit parameters for SN 2021bxu include a $^{56}$Ni mass of $M_{\mathrm{Ni}} = 0.029^{+0.004}_{-0.005}\,\mathrm{M_{\odot}}$, an ejecta mass of $M_{\mathrm{ej}} = 0.61^{+0.06}_{-0.05}\,\mathrm{M_{\odot}}$, and an ejecta kinetic energy of $K_{\mathrm{ej}} = 8.8^{+1.1}_{-1.0} \times 10^{49}\, \mathrm{erg}$. From the fits to the properties of the extended material of Ca-rich IIb SNe we find a trend of decreasing envelope radius with increasing envelope mass. SN 2021bxu has $M_{\mathrm{Ni}}$ on the low end compared to SE-SNe and Ca-rich SNe in the literature, demonstrating that SN 2021bxu-like events are rare explosions in extreme areas of parameter space. The progenitor of SN 2021bxu is likely a low mass He star with an extended envelope.

Autori: Dhvanil D. Desai, Chris Ashall, Benjamin J. Shappee, Nidia Morrell, Lluís Galbany, Christopher R. Burns, James M. DerKacy, Jason T. Hinkle, Eric Hsiao, Sahana Kumar, Jing Lu, Mark M. Phillips, Melissa Shahbandeh, Maximilian D. Stritzinger, Eddie Baron, Melina C. Bersten, Peter J. Brown, Thomas de Jaeger, Nancy Elias-Rosa, Gastón Folatelli, Mark E. Huber, Paolo Mazzali, Tomás E. Müller-Bravo, Anthony L. Piro, Abigail Polin, Nicholas B. Suntzeff, Joseph P. Anderson, Kenneth C. Chambers, Ting-Wan Chen, Thomas de Boer, Michael D. Fulton, Hua Gao, Mariusz Gromadzki, Cosimo Inserra, Eugene A. Magnier, Matt Nicholl, Fabio Ragosta, Richard Wainscoat, David R. Young

Ultimo aggiornamento: 2023-07-11 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2303.13581

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.13581

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

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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