Op basis van resultaten van een radiale snelheidsonderzoek hebben Warren Brown (Smithsonian Astrophysical Observatory) en zijn team nog een paar stukjes in de supernova-puzzel geplaatst.
Supernovae zijn er in vele smaken. Er zijn Type Ia, de 'standaardkaarsen' waar iedereen van heeft gehoord; en er zijn Type Ib en Ic, waarbij ook binaire systemen betrokken zijn. We hebben ook Type II-supernova's waarvan wordt aangenomen dat ze de kerninstorting zijn van enkele, superzware sterren. Er zijn ook superlichtgevende supernova's, die de explosieve omzetting van een neutronenster in een quarkster kunnen zijn, en ten slotte de zwakbegaafde neven van het stel, de slecht presterende onderlichte supernova's.
Underluminous supernova's zijn een zeldzaam type supernova-explosie die 10-100 keer minder lichtgevend is dan een normale SN Type Ia en stoten slechts 20% zoveel materie uit. Brown en zijn team hebben het verband onderzocht tussen onderlichte supernova's en samensmeltende paren witte dwergen.
In de jaren tachtig werd op basis van ons theoretische 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 dicht bij elkaar staande dubbele witte dwergen te vinden, is door op verschillende tijdstippen spectra met hoge resolutie van de H-alfa-absorptielijn van een witte dwerg te nemen en te zoeken naar variatie die wordt veroorzaakt door de orbitale beweging van de witte dwerg rond een onzichtbare (dimmer) metgezel. De eerste systematische zoekopdrachten waren niet erg onsuccesvol. Er is slechts één systeem gevonden. Toen, in de jaren negentig, concentreerden Tom Marsh en medewerkers hun zoektocht op witte dwergen met een lage massa, die, op basis van de huidige theorieën, _alleen_ konden worden gevormd in een binair systeem. Zo werden er nog een tiental systemen gevonden.
Extreem lage massa (ELM) witte dwergen (WD's) met minder dan 0,3 zonsmassa's zijn de overblijfselen van sterren die nooit helium in hun kernen hebben ontstoken. Het heelal is niet oud genoeg om ELM WD's te produceren door evolutie van één ster. Daarom moeten ELM WD's ergens in hun evolutie aanzienlijk massaverlies ondergaan. Het produceren van WD's met een massa van 0,2 zonsmassa's vereist hoogstwaarschijnlijk compacte binaire systemen.
'Deze witte dwergen hebben een dramatisch programma voor gewichtsverlies doorlopen', zegt Carlos Allende Prieto, een astronoom aan het Instituto de Astrofisica de Canarias in Spanje en een co-auteur van de studie. 'Deze sterren bevinden zich in zo'n nauwe banen dat getijdenkrachten, zoals die welke de oceanen op aarde deinen, 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 zijn geïdentificeerd in de Sloan Digital Sky Survey, 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, smelten samen en kunnen over 100 miljoen jaar of meer als supernova exploderen.
'We hebben het aantal bekende, samensmeltende 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 supernova's - ongeveer één elke 2000 jaar', legt Brown uit. 'Hoewel we niet zeker kunnen weten of onze samensmeltende witte dwergen zullen exploderen als onder-lichtgevende supernova's, is het feit dat de snelheden hetzelfde zijn zeer suggestief.'
Minstens 25% van deze ELM-WD's behoren tot de oude dikke schijf- en halocomponenten van de Melkweg. Dit helpt astronomen te weten waar ze moeten zoeken naar onderlichte SNe en waar ze die waarschijnlijk niet zullen vinden, als de modellen correct zijn. Als samenvoegende ELM WD-systemen de voorlopers zijn van onderlichte 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 .