Op basis van resultaten van een radiale snelheidsmeting hebben Warren Brown (Smithsonian Astrophysical Observatory) en zijn team nog een paar stukjes in de supernova-puzzel geplaatst.
Supernovae zijn er in vele smaken. We hebben ook type II-supernova's waarvan wordt aangenomen dat ze de kern instorten van enkele superzware sterren. Er zijn ook superlichtgevende supernova's, wat de explosieve conversie kan zijn van een neutronenster in een quarkster, en ten slotte de zwakke neefjes van het stel, de slecht presterende onderlichtgevende supernova's.
Underluminous supernovae is een zeldzaam type supernova-explosie die 10–100 keer minder licht geeft dan een normale SN Type Ia en slechts 20% zoveel materie uitstoot. Brown en zijn team hebben het verband onderzocht tussen onderlichte supernova's en samenvoegende paren witte dwergen.
In de jaren tachtig werd op basis van ons theoretisch begrip van stellaire en binaire evolutie voorspeld dat er veel dichte dubbele witte dwergen zouden bestaan. Het duurde echter tot 1988 voordat de eerste daadwerkelijk werd ontdekt.
De manier om dichte dubbele witte dwergen te vinden, is door spectra van hoge resolutie van de H-alfa-absorptielijn van een witte dwerg op verschillende tijdstippen te nemen en te zoeken naar variatie die wordt veroorzaakt door de orbitale beweging van de witte dwerg rond een ongeziene (dimmer) metgezel. De eerste systematische zoekopdrachten waren niet erg succesvol. Er is slechts één systeem gevonden. Vervolgens concentreerden Tom Marsh en medewerkers zich in de jaren negentig op hun zoektocht naar witte dwergen met een lage massa, die, op basis van de huidige theorieën, alleen konden worden gevormd in een binair systeem. Op deze manier zijn er nog een tiental systemen gevonden.
Witte dwergen (WD's) met extreem lage massa (ELM) met minder dan 0,3 zonnemassa's zijn de overblijfselen van sterren die helium nooit in hun kernen hebben doen ontbranden. Het heelal is niet oud genoeg om ELM WD's te produceren door evolutie van een enkele ster. Daarom moeten ELM-WD's ergens in hun evolutie aanzienlijk massaverlies ondergaan. Het produceren van WD's met 0,2 zonnemassa vereist hoogstwaarschijnlijk compacte binaire systemen.
'Deze witte dwergen hebben een dramatisch programma voor gewichtsverlies doorgemaakt', zegt Carlos Allende Prieto, astronoom aan het Instituto de Astrofisica de Canarias in Spanje en co-auteur van de studie. "Deze sterren bevinden zich in zulke nauwe banen dat getijdenkrachten, zoals die welke de oceanen op aarde zwaaien, tot enorme massaverliezen hebben geleid."
Observationele gegevens voor ELM WD's zijn vrij moeilijk te verkrijgen vanwege hun zeldzaamheid. Van de 9316 WD's die in de Sloan Digital Sky Survey zijn geïdentificeerd, heeft bijvoorbeeld minder dan 0,2% een massa van minder dan 0,3 zonne-energie.
De helft van de paren die door Brown en medewerkers zijn ontdekt, fuseert en kan over 100 miljoen jaar of langer als supernovae exploderen.
"We hebben het aantal bekende, samenvoegende witte-dwergsystemen verdrievoudigd", zegt Smithsonian-astronoom en co-auteur Mukremin Kilic. "Nu kunnen we beginnen te begrijpen hoe deze systemen zich vormen en wat ze in de nabije toekomst kunnen worden." In tegenstelling tot normale witte dwergen gemaakt van koolstof en zuurstof, zijn deze bijna volledig gemaakt van helium.
"De snelheid waarmee onze witte dwergen samensmelten is hetzelfde als de snelheid van onder-lichtgevende supernovae - ongeveer één keer per 2000 jaar", legde Brown uit. "Hoewel we niet zeker kunnen weten of onze samenvoegende witte dwergen zullen exploderen als onder-lichtgevende supernovae, is het feit dat de tarieven hetzelfde zijn zeer suggestief."
Minstens 25% van deze ELM-WD's behoort tot de oude dikke-schijf- en halocomponenten van de Melkweg. Dit helpt astronomen te weten waar ze op zoek moeten gaan naar onderbelichte SNe en waar ze deze waarschijnlijk niet zullen vinden, als de modellen correct zijn. Als het samenvoegen van ELM WD-systemen de voorlopers zijn van onderbelichte SNe, zou de volgende generatie onderzoeken zoals de Palomar Transient Factory, Pan-STARRS, Skymapper en de Large Synoptic Survey Telescope ze moeten vinden tussen de oudere populaties van sterren in zowel elliptische als spiraalvormige sterrenstelsels.
De kranten die hun vondst aankondigen, zijn online beschikbaar op: http://arxiv.org/abs/1011.3047 en http://arxiv.org/abs/1011.3050.
