Detektion von stellaren Ausbrüchen im Jahrzehnt bevor massereiche Sterne als Supernovae explodieren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Typ-IIn-Supernovae (SNe) explodieren in einer Wolke aus stellarer Materie (CSM). Im Vorfeld dieses Projekts fand ich heraus, dass die meisten IIn-Vorläufersterne in den letzten Monaten vor der SN extrem energiereiche Eruptionen erzeugen. Aktuelle Modelle besagen, dass eine so große Energiemenge nicht aus dem Sternkern stammen kann; stattdessen könnte ein kompaktes Objekt solche Ausbrüche verursachen, wenn es mit der Sternhülle wechselwirkt. Durch die detaillierte Studie einer SN IIn mit einem hellen Ausbruch haben wir gezeigt, dass es eine Gruppe von sehr ähnlichen SNe gibt, die eine Unterklasse bilden. Die Wechselwirkung mit einem binären Partner könnte eine Erklärung für die unerwartet große Ähnlichkeit sein. Enge Spektrallinien in den ersten Tagen nach der SN zeigen, dass viele „normale“ SNe II ebenfalls von CSM umgeben sind, jedoch mit einer viel geringeren Masse. Stellare Ausbrüche könnten diese Materie aus der Sternoberfläche schleudern, und tatsächlich wurde vor einer SN II mit engen Linien ein leuchtschwacher Ausbruch beobachtet. Wir fanden jedoch keine weiteren Ausbrüche für 29 nahe SNe verschiedener Typen. Dies zeigt, dass die Ausbrüche sehr leuchtschwach oder selten sind. Wir simulieren eine SN-Population und zeigen, dass LSST in der Lage sein wird, dutzende von Vorläufersternen zu detektieren und somit auch potenzielle Ausbrüche oder andere Helligkeitsschwankungen zu messen. Gemessene Vorläufersternmassen sind im Durchschnitt geringer als erwartet, und deshalb wurde vorgeschlagen, dass besonders massereiche Sterne zu schwarzen Löchern kollabieren, ohne eine SN zu erzeugen. Bei Roten Überriesen (RSGs) kann jedoch eine statistische Verzerrung diese Diskrepanz erklären, und ich zeige, dass die Leuchtstärken von SN-Vorläufersternen und RSGs in der Großen Magellanschen Wolke übereinstimmen. Dies könnte darauf hindeuten, dass viele massereiche Sterne ihre Wasserstoffhülle verlieren und sich deshalb nicht zu RSGs entwickeln. Allerdings sind wasserstoffarme Vorläufersterne oft auch nicht sehr massereich, möglicherweise weil ein Teil ihrer Masse ein kompaktes Objekt bildet. Kürzlich entdeckte, minutenlange Ausbrüche Monate nach der Explosion eines wasserstoffarmen Sterns liefern direkte Beweise für die Existenz eines solchen kompakten Objekts. Daraufhin haben wir 15 ähnliche SNe mehr als 200 Stunden lang überwacht, um nach ähnlichen Ausbrüchen zu suchen. Die Daten wurden mit dem Large Array Survey Telescope aufgenommen, einem kostengünstigen System aus 48 handelsüblichen Teleskopen, das wir aktuell im Süden Israels bauen. Solche Systeme ermöglichen eine tägliche Durchmusterung des Himmels und können große Teleskope wie LSST ergänzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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SN 2019zrk, a bright SN 2009ip analog with a precursor. Astronomy & Astrophysics, 666, A79.
Fransson, Claes; Sollerman, Jesper; Strotjohann, Nora L.; Yang, Sheng; Schulze, Steve; Barbarino, Cristina; Kool, Erik C.; Ofek, Eran O.; Crellin-Quick, Arien; De, Kishalay; Drake, Andrew J.; Fremling, Christoffer; Gal-Yam, Avishay; Ho, Anna Y. Q. & Kasliwal, Mansi M.
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Search for Supernova Progenitor Stars with ZTF and LSST. The Astrophysical Journal, 960(1), 72.
Strotjohann, Nora L.; Ofek, Eran O.; Gal-Yam, Avishay; Sollerman, Jesper; Chen, Ping; Yaron, Ofer; Zackay, Barak; Rehemtulla, Nabeel; Gris, Phillipe; Masci, Frank J.; Rusholme, Ben & Purdum, Josiah
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A Bias-corrected Luminosity Function for Red Supergiant Supernova Progenitor Stars. The Astrophysical Journal Letters, 964(2), L27.
Strotjohann, Nora L.; Ofek, Eran O. & Gal-Yam, Avishay
