Supernowe Ia i kosmologia
Transkrypt
Supernowe Ia i kosmologia
Supernowe Ia i kosmologia Andrzej Odrzywołek Zakład Teorii Względności i Astrofizyki, Instytut Fizyki UJ 19 kwietnia 2012, czwartek, 17:15 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 1 / 20 Drabina odległości kosmologicznych 1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna) paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos) Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki supernowe typu Ia: odległe galaktyki A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2 / 20 Drabina odległości kosmologicznych 1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna) paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos) Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki supernowe typu Ia: odległe galaktyki A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2 / 20 Drabina odległości kosmologicznych 1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna) paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos) Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki supernowe typu Ia: odległe galaktyki Zdjęcie: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage), H. Schweiker & S. Pakzad NOAO/AURA/NSF A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2 / 20 Drabina odległości kosmologicznych 1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna) paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos) Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki supernowe typu Ia: odległe galaktyki A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2 / 20 Drabina odległości kosmologicznych 1 AU: rozmiar orbity Ziemskiej (jednostka astronomiczna) paralaksa heliocentryczna, m. in. odległość do δ − Cephei (satelita Hipparcos) Cefeidy: zależność okres-jasność (ang. PL-relation): bliskie galaktyki supernowe typu Ia: odległe galaktyki A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2 / 20 Supernowa typu Ia jako „świeca standardowa” W pracach Noblistów (Riess, Perlmutter, Schmidt 2011), ich zespołów oraz współpracujących/konkurujących astrofizyków zastosowano czysto empiryczne podejście, podobnie jak kilkadziesiąt wcześniej dla Cefeid Obserwacja kilkunastu supernowych typu Ia w latach 80-tych pozwoliła na odkrycie kilku równoważnych sposobów kalibracji jasności tzw. Branch-normals Najbardziej znana jest liniowa zależność Phillipsa Bmax ∝ ∆m15 (B) Jaśniejsze supernowe eksplodują wolniej, co pozwala na przeskalowanie i redukcję rozrzutu jasności do ∼0.1m . A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 3 / 20 Supernowe Ia jako indykatory odległości (Nobel 2011) Kasen&Woosley 2007, ApJ, 656 661-665 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 4 / 20 Przykład analizy kosmologicznej Dane empiryczne to: przesunięcie ku czerwieni z (prędkość „ucieczki”) oraz moduł odległości µ = m − M (ang. distance modulus) odległość jasnościowa supernowej dL w parsekach: µ = 5 log10 (dL ) − 5 Założenia: model Friedmanna + brak powolnej ewolucji supernowych Ia w czasie kosmologicznym Kalibracja jasności wymaga przeskalowania czasu, a to z kolei uwzględnienia kosmologicznej dylatacji czasu ∆tobs = (1 + z)∆tfiz de facto do zmierzonych par {z, dL } fitujemy model o trzech parametrach, wyrażonych w jednostkach aktualnej gęstości krytycznej ρ = 3H02 /(8πG ): Ωm − zawartość materii (w tym ciemnej) (1a) ΩΛ − stała kosmologiczna vel ciemna energia (1b) H0 − stała Hubble’a c 1+z √ dL (z) = sinn H 0 1 − Ωm − ΩΛ A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Z 0 √ z p (1c) 1 − Ωm − ΩΛ dz 0 ! (1 + z 0 )2 (1 + Ωm z 0 ) − z 0 (z 0 + 2)ΩΛ Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 5 / 20 (Amanullah et al. SCP, Ap.J., 2010., obecnie 557 supernowych!) Do tych danych można dofitować wiele modeli, np: liniowy dL = c z/H0 Jeżeli stała Hubble’a jest wyznaczona poprawnie, geometria jest „płaska”, to przyspieszenie ekspansji jest ewidentne, oraz Λ 0 (czerwona linia). Ciekawostka: Wszechświat bez ciemnej energii i ciemnej materii też pasuje (czarna linia) przy dopuszczalnej wartości H0 =67 km/s/Mpc ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 6 / 20 Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym? Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna. „Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej) biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż „osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od podobnej dzisiaj Konsensus obserwacyjno-teoretyczny Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna) źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do „żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN ' A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia M mp (∆mCO→Fe ) c 2 PTF Kraków, 19.04.2012 7 / 20 Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym? Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna. „Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej) biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż „osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od podobnej dzisiaj Konsensus obserwacyjno-teoretyczny Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna) źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do „żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN ' A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia M mp (∆mCO→Fe ) c 2 PTF Kraków, 19.04.2012 7 / 20 Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym? Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna. „Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej) biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż „osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od podobnej dzisiaj Konsensus obserwacyjno-teoretyczny Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna) źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do „żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN ' A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia M mp (∆mCO→Fe ) c 2 PTF Kraków, 19.04.2012 7 / 20 Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym? Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna. „Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej) biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż „osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od podobnej dzisiaj Konsensus obserwacyjno-teoretyczny Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna) źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do „żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN ' A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia M mp (∆mCO→Fe ) c 2 PTF Kraków, 19.04.2012 7 / 20 Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym? Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna. „Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej) biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż „osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od podobnej dzisiaj Konsensus obserwacyjno-teoretyczny Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna) źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do „żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN ' A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia M mp (∆mCO→Fe ) c 2 PTF Kraków, 19.04.2012 7 / 20 Czy supernowe Ia ewoluują w czasie kosmologicznym? Odpowiedzi na powyższe pytanie powinna udzielić astrofizyka teoretyczna. „Naiwny” model supernowej typu Ia (inaczej: s. termojądrowej) biały karzeł w układzie podwójnym rośnie wysysając materię z towarzysza aż „osiągnie masę Chandrasekhara” i wtedy eksploduje każda eksplozja powinna być taka sama — w zgodzie z ideą świecy standardowej nie widać na pierwszy rzut oka powodów aby eksplozja przy z > 1 różniła się od podobnej dzisiaj Konsensus obserwacyjno-teoretyczny Typ Ia to wybuch termojądrowy, w odróżnieniu od pozostałych typów supernowych (Ib/c, II, rozbłyski gamma) dla których mechanizmem jest kolaps do gwiazdy neutronowej/czarnej dziury (energia grawitacyjna) źródło energii typu Ia to synteza termojądrowa jąder węgla i tlenu (CO) do „żelaza” (Fe) i lżejszych pierwiastków eksplodujący obiekt to biały karzeł, ESN ' A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia M mp (∆mCO→Fe ) c 2 PTF Kraków, 19.04.2012 7 / 20 Supernowa SN2011fe 24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent, PTF) pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat: d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB) typowa, normalna supernowa typu Ia ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 8 / 20 Supernowa SN2011fe 24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent, PTF) pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat: d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB) typowa, normalna supernowa typu Ia ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 8 / 20 Supernowa SN2011fe 24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent, PTF) pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat: d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB) typowa, normalna supernowa typu Ia ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 8 / 20 Supernowa SN2011fe 24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent, PTF) pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat: d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB) typowa, normalna supernowa typu Ia ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 8 / 20 Supernowa SN2011fe 24 sierpnia 2011 w galatyce M101 („Wiatraczek”) wybucha supernowa odkryta już 11 godzin po wybuchu, 10−3 jasności maksymalnej, (P. Nugent, PTF) pierwsze spektrum sfotografowane 5 godzin później najbliższa (oraz najjaśniejsza) od 40 lat: d=6.4 Mpc (Cefeid), d=7.4 Mpc (TRGB) typowa, normalna supernowa typu Ia ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 8 / 20 Czy ten model zgadza się z obserwacjami SN2011fe ? Źródło: Mario Hamuy, Nature 480, 328–329 (15 December 2011) doi:10.1038/480328a Peter E. Nugent, et. al., Supernova SN 2011fe from an exploding carbon–oxygen white dwarf star, 344–347 doi:10.1038/nature10644 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 9 / 20 Na zdjęciach PRZED wybuchem nic nie ma! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 10 / 20 Wykluczone scenariusze (wczesne obserwacje) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 11 / 20 Progenitor (gwiazda która eksplodowała) Źródło: Bloom et al. 2012 ApJ 744 L17 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 12 / 20 Co widzimy, a czego oczekujemy w rejonie SN2011fe Rejon eksplozji, EVLA, radio. 5 amin Nowa helowa V445 Pup. M101 N E SN2011fe EVLA 5.9 GHz Źródło: arXiv:1201.0994v1 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 13 / 20 Wykluczone scenariusze (EVLA, radio) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 14 / 20 Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora Co wiemy po SN2011fe? 1 supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym (arXiv:1112.0247, EVLA) 2 progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray) 3 progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K 4 5 system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio) odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?] Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO. Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 15 / 20 Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora Co wiemy po SN2011fe? 1 supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym (arXiv:1112.0247, EVLA) 2 progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray) 3 progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K 4 5 system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio) odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?] Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO. Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 15 / 20 Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora Co wiemy po SN2011fe? 1 supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym (arXiv:1112.0247, EVLA) 2 progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray) 3 progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K 4 5 system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio) odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?] Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO. Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 15 / 20 Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora Co wiemy po SN2011fe? 1 supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym (arXiv:1112.0247, EVLA) 2 progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray) 3 progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K 4 5 system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio) odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?] Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO. Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 15 / 20 Ograniczenia obserwacyjne na układ(?) progenitora Co wiemy po SN2011fe? 1 supernowa wybucha w „czystym” ośrodku międzygwiazdowym (arXiv:1112.0247, EVLA) 2 progenitor: Rp < 0.02 R , towarzysz: Rc < 0.1 R (Xray) 3 progenitor: ρ > 104 g/cm3 , Teff <∼ 105 K 4 5 system: utrata masy Ṁ <∼ 6 × 10−10 M /rok (EVLA, radio) odległość pomiędzy składnikami a > 0.1 R [sprzeczność z (2) ?] Dane konsystentne z termojądrową eksplozją pojedynczego (!?) białego karła CO. Żadnych śladów obecności drugiego składnika! (tylko górne limity) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 15 / 20 Ten model nie zgadza się z obserwacjami SN2011fe ! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 16 / 20 Te modele nie zostały wykluczone, ale brak ich potwierdzenia. Zródło: Mario Hamuy, Nature 480, 328–329 (15 December 2011) doi:10.1038/480328a A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 17 / 20 Sytuacja po SN2011fe Możliwe scenariusze teoretyczne supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO (węglowo-tlenowych) 1 2 3 4 całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób „normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne, natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh , detonacja helowego białego karła A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 18 / 20 Sytuacja po SN2011fe Możliwe scenariusze teoretyczne supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO (węglowo-tlenowych) 1 2 3 4 całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób „normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne, natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh , detonacja helowego białego karła A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 18 / 20 Sytuacja po SN2011fe Możliwe scenariusze teoretyczne supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO (węglowo-tlenowych) 1 2 3 4 całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób „normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne, natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh , detonacja helowego białego karła A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 18 / 20 Sytuacja po SN2011fe Możliwe scenariusze teoretyczne supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO (węglowo-tlenowych) 1 2 3 4 całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób „normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne, natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh , detonacja helowego białego karła A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 18 / 20 Sytuacja po SN2011fe Możliwe scenariusze teoretyczne supernowa Ia to złączenie (ang. merger ) pary białych karłów CO (węglowo-tlenowych) 1 2 3 4 całkowity brak wodoru i helu w widmie oczywisty emisja fal grawitacyjnych mechanizmem opóźniającym z τ ∼ 1 mld lat suma mas składników decyduje o skalowaniu jasności maksymalnej progenitor o małej jasności trudny do wykrycia na drodze obserwacyjnej progeniotorem supernowej typu Ia jest układ podwójny z donorem o małej masie, a eksplozja inicjowana w niestandardowy (?) sposób „normalna” supernowa Ia to faktycznie dwa różne zjawiska astrofizyczne, natomiast SN2011fe to reprezentant jednego z nich renesans modeli „egzotycznych” np: silnie rotujące białe karły z M > MCh , detonacja helowego białego karła A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 18 / 20 Przypomnienie; fałszywa interpretacja obserwacji Cefeid To co dotychczas traktowano jako jedną „świecę standardową” (Cefeida) okazało się dwoma różnymi typami gwiazd. Skutek: rewizja stałej Hubble’a H0 o rząd wielkości! A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 19 / 20 Konkluzje 1 przypadek SN 2011 fe pokazuje, że: (I) preferowany kanał eksplozji to merger LUB/I (II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji 2 w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna 3 reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ ) dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz postępów w symulacjach numerycznych 4 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 20 / 20 Konkluzje 1 przypadek SN 2011 fe pokazuje, że: (I) preferowany kanał eksplozji to merger LUB/I (II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji 2 w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna 3 reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ ) dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz postępów w symulacjach numerycznych 4 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 20 / 20 Konkluzje 1 przypadek SN 2011 fe pokazuje, że: (I) preferowany kanał eksplozji to merger LUB/I (II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji 2 w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna 3 reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ ) dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz postępów w symulacjach numerycznych 4 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 20 / 20 Konkluzje 1 przypadek SN 2011 fe pokazuje, że: (I) preferowany kanał eksplozji to merger LUB/I (II) istnieją co najmniej dwa kanały eksplozji 2 w przypadku (II) (gdy istnieją dwa podobne zjawiska) ich relatywny wkład do typu Ia może być zmienny w czasie, a procedura kalibracji różna 3 reaktywacja modeli alternatywnych: dywersyfikacja i radiacja nowych modeli numerycznych ( http://www.mpa-garching.mpg.de/hydro/NucAstro/ ) dalszy postęp w zrozumieniu supernowych typu Ia i ich związku z kosmologią zależy od sporadycznych obserwacji pobliskich (d < 10 Mpc) zdarzeń oraz postępów w symulacjach numerycznych 4 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 20 / 20 Slajdy dodatkowe A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 1/5 połączenie 3 głównych źródeł informacji o Wszechświecie: — supernowych Ia (SNe) A. — Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) formowania się struktur Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2/5 połączenie 3 głównych źródeł informacji o Wszechświecie: — supernowych Ia (SNe) A. — Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) formowania się struktur Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 2/5 Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ? Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 3/5 Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ? Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 3/5 Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ? Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 3/5 Czego należy spodziewać się w okolicy SN Ia ? Nowa helowa V445 Pup po eksplozji (2005-2007) A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 3/5 H0 versus Λ A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 4/5 H0 versus Λ A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 4/5 A. Odrzywołek (ZTWiA, IFUJ) Supernowe Ia i kosmologia PTF Kraków, 19.04.2012 5/5
Podobne dokumenty
Astronomia i astrofizyka na orbicie
na orbicie, próbniki „głębokiego kosmosu” Proste wymienienie z nazwy wszystkich ważnych misji kosmicznych w każdej z kategorii wypełniłoby cały referat! Epoka kosmiczna trwa już
Bardziej szczegółowo