SN 2014J

SN 2014J war eine Typ-Ia- Supernova in Messier 82 (der „Zigarrengalaxie“, M82), die Mitte Januar 2014 entdeckt wurde. ^{[ 3 ]} Sie war die nächstgelegene Typ-Ia-Supernova seit 42 Jahren, und bis 2023 wurde keine weitere Supernova näher beobachtet. Die Supernova wurde zufällig während einer Lehrveranstaltung für Studenten an der Sternwarte der Universität London entdeckt . Sie erreichte am 31. Januar 2014 eine scheinbare Helligkeit von 10,5 mag. ^{[ 4 ]} SN 2014J war Gegenstand einer intensiven Beobachtungskampagne von professionellen Astronomen und war hell genug, um auch von Amateurastronomen gesehen zu werden .

Die Supernova wurde von dem Astronomen Steve Fossey vom University College London und vier seiner Studenten entdeckt: Ben Cooke, Guy Pollack, Matthew Wilde und Thomas Wright. Fossey wies die Studenten in die Bedienung eines kleinen 0,35-Meter-Teleskops (14 Zoll) an der Sternwarte der University of London in Mill Hill , einem Vorort im Norden Londons , ein . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

Die Entdeckung war ein Zufall, denn Fossey suchte nicht nach Supernovae, hatte nicht geplant, M82 zu beobachten, und wollte lediglich eine kurze Wolkenlücke über London nutzen. Später sagte er: „Das Wetter verschlechterte sich, die Bewölkung nahm zu, daher gab ich den Studenten anstelle der geplanten praktischen Astronomievorlesung eine Einführung in die Bedienung der CCD- Kamera an einem der automatisierten 0,35-Meter-Teleskope der Sternwarte.“ ^{[ 6 ]}

Am 21. Januar 2014 um 19:20 Uhr GMT entdeckten Fossey und seine Studenten einen hellen neuen Stern in ihren Aufnahmen der Galaxie Messier 82 , auch bekannt als Zigarrengalaxie. ^{[ 6 ]} Nachdem sie ihre Aufnahme mit Archivbildern derselben Galaxie verglichen hatten, nutzten sie Beobachtungen mit einem zweiten Teleskop, um einen instrumentellen Artefakt auszuschließen. ^{[ 7 ]} Ihre Entdeckung wurde dem Zentralbüro für Astronomische Telegramme der Internationalen Astronomischen Union gemeldet , das bestätigte, dass sie die Supernova als Erste entdeckt hatten, und ihr den Namen SN 2014J als zehnte im Jahr 2014 entdeckte Supernova gab. ^{[ 6 ]} Fossey und die vier Studenten wurden als gemeinsame Entdecker anerkannt. ^{[ 8 ]}

Mithilfe adaptiver Optik und dem 10-Meter- Keck-Teleskop am Mauna-Kea-Observatorium auf Hawaii wurde die Position der neuen Supernova präzise bestimmt. ^{[ 1 ]} Das erste optische Spektrum wurde mit dem 3,5-Meter- ARC-Teleskop in New Mexico aufgenommen und wies die Supernova als Typ Ia aus . ^{[ 10 ]} Aufnahmen, die vor der Entdeckung entstanden waren, zeigten die Supernova bereits am 15. Januar, sechs Tage vor ihrer Entdeckung. ^{[ 11 ]}

Erste Anzeichen deuteten darauf hin, dass die Supernova etwa 14 Tage vor ihrem Helligkeitsmaximum entdeckt worden war und daher in den folgenden zwei Wochen noch heller werden würde. ^{[ 10 ]} Es wurde vorhergesagt, dass sie hell genug sein würde, um mit einem Fernglas auf der gesamten Nordhalbkugel sichtbar zu sein. ^{[ 5 ]} Die Supernova wurde bis zum 31. Januar immer heller und erreichte dann eine scheinbare Helligkeit von 10,5 mag. ^{[ 4 ]}

SN 2014J war ein beliebtes Beobachtungsobjekt für Amateurastronomen , da sie sich in der Nähe des Sternbilds Großer Wagen (auch bekannt als „Der Große Wagen“) befand und für die meisten Beobachter der Nordhalbkugel die ganze Nacht sichtbar war. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Aufgrund ihrer ungewöhnlichen Helligkeit und relativen Nähe wurde SN 2014J weltweit intensiv von Astronomen beobachtet ^{[ 7 ]} , unter anderem mit dem Hubble-Weltraumteleskop ^{[ 14 ]} . Über 435 wissenschaftliche Publikationen befassten sich mit der Supernova ^{[ 15 ] [ 16 ] .}

Supernovae vom Typ Ia sind als Standardkerzen in der physikalischen Kosmologie von besonderer Bedeutung , und die relative Nähe von SN2014J ermöglichte es Astronomen, die Explosion viel detaillierter zu untersuchen, als dies bei den meisten Objekten dieses Typs möglich ist. ^{[ 7 ]}

SN2014J wurde vom Internationalen Gammastrahlen-Astrophysik-Labor (INTEGRAL) beobachtet, das die für die radioaktive Zerfallskette ^⁵⁶Ni → ^⁵⁶Co → ^{⁵⁶Fe charakteristischen} Gammastrahlen- Spektrallinien nachwies . ^{[ 18 ]} Dies war das erste Mal, dass diese Linien in einer Supernova vom Typ Ia nachgewiesen wurden und stützte das Standardmodell, demzufolge diese Supernova-Klasse große Mengen an ^⁵⁶Ni durch Nukleosynthese produziert . ^{[ 19 ]}

Beobachtungen der diffusen interstellaren Banden im Spektrum der Supernova deuteten darauf hin, dass sie hinter einer beträchtlichen Menge interstellaren Mediums in M82 lag. Die Supernova war daher von interstellarer Extinktion betroffen , was zu einer Verfärbung von mindestens einer Größenklasse führte . ^{[ 20 ]} Der Grad der Lichtextinktion durch den Staub von M82, der SN 2014J verdeckte, mindert zwar ihren Wert als Beobachtungsprototyp für Typ-Ia-Supernovae, macht sie aber zu einer aussagekräftigen Sonde für das interstellare Medium von M82. ^{[ 21 ]}

Forscher nutzten Archivbilder des Hubble-Weltraumteleskops, um die Umgebung von SN 2014J vor der Supernova zu untersuchen und so das Vorläufersystem zu identifizieren ^{[ 22 ]} . Sie fanden jedoch keinen identifizierbaren Vorläuferstern ^{[ 23 ]} . Dies ist nicht unerwartet, da man annimmt, dass die Vorläufer von Typ-Ia-Supernovae Weiße Zwerge in Doppelsternsystemen sind ^{[ 24 ]} , und die Beobachtung von SN 2014J lieferte eine empirische Bestätigung dafür ^{[ 25 ]} . Der Weiße Zwerg ist in der Entfernung von M82 viel zu lichtschwach, um ihn zu detektieren. Sein Begleiter wäre jedoch nachweisbar gewesen, wenn es sich um einen hellen, entwickelten Riesenstern gehandelt hätte . Er bleibt jedoch zu lichtschwach, wenn es sich um einen zweiten Weißen Zwerg (die doppelt entartete Typ-Ia-Supernova), einen Stern der unteren Hauptreihe oder sogar einen Riesenstern im lichtschwächeren Bereich der Riesenreihe handelt.

Mit einer Entfernung von 11,5 ± 0,8 Millionen Lichtjahren (3,5 ± 0,3 Megaparsec ) ^{[ 26 ]} war SN 2014J eine der erdnächsten Supernovae der letzten Jahrzehnte. Sie war die erdnächste Supernova vom Typ Ia seit SN 1972E [ ^{12 ] und die erdnächste Supernova überhaupt seit 2004. Einige Quellen behaupteten zunächst ,} SN 2014J sei die erdnächste Supernova seit SN 1987A ^{[ 5 ]} , doch diese Aussage ist falsch. ^{[ 12 ]} Die letzte Supernova, die eindeutig näher an der Erde war als SN 2014J, war SN 2004dj , eine Supernova vom Typ II-P in der Galaxie NGC 2403 , 8 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. SN 1993J war eine Supernova vom Typ IIb und befand sich in fast der gleichen Entfernung wie SN 2014J, da sie sich in Messier 81 befand , welches zusammen mit Messier 82 und NGC 3077 den Kern der Galaxiengruppe M81 bildet . ^{[ 6 ]}

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