Supernova Type Ia- Af Lasse Voss, Alssundgymnasiet Sønderborg

Metode:Til at starte med, blev jeg nødt til at kontakte 2 forskellige universiteter, hhv.University of Oxford og University of London for at modtage billeder tilprojektet. Herefter har jeg lavet fotometri på disse billeder for at kunne få engraf frem, som jeg så har brugt til at finde afstanden ud til SN2014J (i M82).Samtidig har jeg også brugt grafen til at se, hvordan David Arnetts model passerind på min graf.

Introduktion:Supernovaer er et af de mange astronomiske fænomener, som anvendes tilat undersøge universet. Noget af det helt specielle ved alle supernovaer afType Ia er, at deres absolutte magnitude, dvs. magnituden i en afstand af 10parsec, er nærmest ens (-19). Det betyder at forskere har fundet ud af, atman kan bruge Type Ia til at bestemme afstande i hele universet, og derudfrakan man konkludere at universets størrelse er accelererende.Men hvad ligger der egentlig bag ved lyskurvens udseende, og er det muligtselv at lave en afstandsbestemmelse ud til en bestemt galakse?

Afstandsbestemmelse:

• Jeg bruger Maxim DL til bestemmelse af magnituden (størrelsesklassen).• Jeg finder så en passende referencestjerne (USNO J0956334+693918) og

finder stjernens magnitude vha. Starry Night.• Herefter finder jeg en passende størrelse til ringene som beregner

magnituden.• Jeg antager, at den absolutte magnitude, M, (i en afstand på 10 PC) er -19.• Jeg ser på min graf at magnituden, m, må være 10,95.• Nu kan jeg bruge følgende ligning til at bestemme distancen:

Når jeg sætter mine resultater ind får jeg resultatet:

Lyskurvens udseende og David Arnetts model:

• David Arnett har fremsat følgende formel, som beskriver lyskurvens udseende de første 20 dage:

• Da man ikke kan skrive integraler i Excel, så har jeg brugt WolframAlpha til at omskrive formlen.

• Nu bruger jeg så ”mindste kvadraters metode” til at finde differencen mellem magnituderne:

𝑚𝑎𝑔𝑛𝑖𝑡𝑢𝑑𝑒𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙 −𝑚𝑎𝑔𝑛𝑖𝑡𝑢𝑑𝑒𝑓𝑜𝑡𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖2= 𝑑𝑖𝑓𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛

• Slutteligt har jeg brugt ”Problemløser” til at få differencen så lille som mulig.

• Herefter antog jeg, at lyskurven efter de første 20 dage, hovedsageligt domineres af radioaktive henfald fra 2 grundstoffer: først Co-56 og senere vil der hovedsageligt være Fe-56, som kunne beskrives i hver deres lineære funktion. Det ses også ved min simulering af antallet af kerner efter maksimum, at Co-56 tager kraftigt over efter Ni-56, og til sidst er det Fe-56 der er flest kerner af.

Konklusion:Jeg kan hermed konkludere, at det er muligt at bestemme afstanden til etobjekt, f.eks. en galakse, hvis man har et stort antal billeder frasupernovaeksplosionen og laver fotometri. Derudover kan jeg ogsåkonkludere at David Arnetts model gælder for de første 20 dage, hvor Ni-56hovedsageligt er tilstede.

Referencer:• Arnett, David; Supernovae and Nucleosynthesis – An investigation of the

History of Matter, from Big Bang to the Present; Princeton University Press; 1996

• Leloudas, Georgios; Observations of supernovae and their environments; PhD-thesis; Niels Bohr Instituttet, 2010

• Leibundgut, Bruno; Type Ia Supernova; European Southern Observatory, 2000

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

0 20 40 60 80 100 120

An

tal k

ern

er

Antal dage efter maksimum

Nikkel

Cobolt

Jern

y = 0,0443x + 10,426R² = 0,9952

y = 0,0158x + 12,057R² = 0,9942

10,5

11,0

11,5

12,0

12,5

13,0

13,5

14,0

0 20 40 60 80 100

Mag

nit

ud

e

Antal dage efter JD 2456681,43967592 eller 23. Januar 2014 kl. 22:33:08,4 UT

Arnetts model

phi(t) fra Arnettssupernova model

phi(t) udenforgyldighedsområde

Lineær (Co-56 ogradioaktiv stråling)

Lineær (Afkøling ogradioaktiv stråling)

𝐷𝑖𝑠𝑡 = 10 𝑝𝑐 ⋅ 10𝑚−𝑀5

𝐷𝑖𝑠𝑡𝑆𝑁2014𝐽 = 9,8 𝑀𝑙𝑦 ± 2,0 𝑀𝑙𝑦

𝜙 𝑡 =𝜖𝑁𝑖𝑀𝑁𝑖

0 𝜏0

𝐸𝑇ℎ0 ⋅ 𝑒−𝑧

2 0

𝑧

𝑒−𝑦𝑘+𝑘22𝑘 𝑑𝑘 + 𝑒−𝑧

2