Za pouhé tři týdny od svého objevu 21. ledna 2014 se mnoho dozvědělo o nové supernově SN 2014J v Messier 82, galaxii „Doutník“. Kromě včasného potvrzení na základě svého spektra, že jde skutečně o supernovu typu Ia, se nyní rozumí nejbližší exploze typu Ia pro naši galaxii Mléčná dráha od roku 1986.
Díky své jedinečné blízkosti je SN 2014J jednou z nejdůležitějších supernov, jaké kdy byly pozorovány. Bude to mít dopad na naše porozumění jak třídy supersov typu Ia, tak celého vesmíru, protože velikost, věk a konečný osud našeho vesmíru jsou důvěrně spojeny s pozorováním supernov typu Ia a také s přesností, s jakou mohou použít k odhadu vzdáleností v univerzálním měřítku závisí zásadně na nejbližších příkladech. SN 2014J s největší pravděpodobností zůstane nejbližším kotevním bodem v dálkové stupnici založené na typu Ia supernovy pro nadcházející desetiletí.
"Být nejbližší supernovou tohoto druhu nám SN 2014J pomůže lépe kalibrovat expanzi vesmíru," řekl Adam Riess, spoluzakladatel projektu Supernova H0 pro rovnici státu (SHOES) a spoluvítěz 2011 Nobelova cena ve fyzice.
Pozorování supernovy typu Ia vedla k objevu, že náš vesmír je vyroben převážně z temné energie a že jeho expanze se zřejmě zrychluje. Tento objev získal Nobelovu cenu za fyziku za rok 2011 pro Riess, Saul Perlmutter a Brian Schmidt.
Přesnější míra přesnosti našeho vesmíru byla od objevu expanze Hubbleem v roce 1929 Svatým grálem kosmologie. Typ Ia je ideální pro zkoumání vzdáleností v kosmologickém měřítku, protože k těmto hvězdným explozím dochází pouze tehdy, když bílé trpasličí hvězdy překročí určitou kritickou hmotnost, odpovídá 1,4 solárním hmotám.
Výsledkem je, že většina supernov typu Ia exploduje se zhruba stejnou vnitřní nebo absolutní velikostí. Poskytují tedy jedinečný druh „standardní svíčky“, podle níž lze jakýkoli supernov typu Ia pozorovaný jako stokrát slabší než jiný, považovat za přesně desetkrát dále než ten druhý. V praxi se započítávají jemné rozdíly mezi skutečnými supernovy typu Ia, které v průměru dosahují přibližně deset procent jejich čistého účinku na odhady vzdálenosti. Technicky tedy supernova typu Ia poskytuje „standardizovatelné svíčky“.
Normální supernovy typu Ia jsou dobře známy. Během pouhých dnů od svého objevu byl Robert Quimby z Kavliho institutu pro fyziku a matematiku vesmíru na Tokijské univerzitě schopen předpovědět maximální zdánlivou velikost m_V = 10,5 a čas maximální jasnosti 2. února pro SN 2014J, více než týden před jejich výskytem. Jak nyní dostupná pozorování ukazují, jak bylo shrnuto ve světelné křivce dostupné díky Americké asociaci pozorovatelů proměnných hvězd, Quimbyho předpověď založená na světelných křivkách jiné podobné supernovy typu Ia byla na místě (viz obrázek 1 níže).
Zatímco SN 2014J je normální supernova typu Ia, její světelná křivka ukazuje, že je vysoce zčervenaná, protože v tlumené a zakryté velkém množství prachu přítomného a zasahujícího do jeho hostitelské galaxie. Míra zčervenání je indikována rozdílem mezi modrou a vizuální velikostí. Známý jako zánik, měřeno jako E = (B-V), pro SN 2014J je zánik ~ 1,3 mag. To je ve srovnání s příští nejbližší nedávnou novinkou typu Ia supernova, SN 2011fe v galaxii Messier 101, při 23 milionech světelných let (7,0 Megaparsec). Světelná křivka ukazuje, že SN 2011fe byl ve srovnání sčervenalý, to znamená, že spektrum i barva jsou normální.
Datum prvního světla výbuchu SN 2014J je nyní stanoveno na 14,72 UT, přibližně jeden týden před objevem 21. ledna. To bylo hlášeno v jednom z alespoň dvou článků již publikovaných online týkajících se SN 2014J, v jednom od WeiKang Zheng et al., který již byl zaslán do Astrophysical Journal Letters (viz elektronický tisk zde). SN 2014J je jednou ze čtyř supernov typu Ia s pozorováním již jeden den po prvním světle, ostatní zmíněné včetně SN 2011fe a SN 2009ig v galaxii NGC 1015 při 130 milionech světelných let (41 Megaparsecs) a SN 2013dy in galaxie NGC 7250 ve 46 milionech světelných let (14 Megaparsec).
Dva soupeři pro nejbližší nedávný typ Ia supernovy, SN 1972E v galaxii NGC 5253 a SN 1986G v NGC 5128, galaxie Centaurus A, byli citováni brzy. Neexistuje však ani přímá souvislost s aktuálním nulovým bodem stupnice vzdálenosti, protože ani moderní, úplná, vícepásmová a vícerozměrná pozorování, včetně před maximálních pozorování, která jsou nezbytná pro definování typu nulového bodu Ia supernovae a dat to se nyní shromažďuje pro SN 2014J. Například SN 2002fk v galaxii NGC 1309 ve 100 milionech světelných let (31 Megaparsec) je jedním z pouhých osmi supernov typu Ia, které se používají jako kalibrátory s nulovým bodem, a to díky svým úplným, více epochálním, vícepásmovým údajům o světelné křivce, jak se používá například v Riess et al. (viz: 2011ApJ… 730..119R).
Pokud jde o to, která z posledních supernov typu Ia byla relativně nejbližší, lze odhadnout vzdálenosti k zúčastněným galaxím na základě analýzy v podstatě všech odhadů vzdálenosti nezávislých na červeném posunu, které byly pro galaxie publikovány od roku 1980, což znamená v moderní době pomocí CCD a včetně pozorování založených na Hubbleově kosmickém dalekohledu NASA. Tyto odhady vzdálenosti galaxií jsou uvedeny v tabulce v extragalaktické databázi NASA / IPAC vzdáleností galaxií (NED-D).
Galaxy Messier 82, hostitel SN 2014J, se nachází ve vzdálenosti 12,0 milionu světelných let (3,6 megaparsec), na základě průměru tří druhů ukazatelů vzdálenosti využívajících 8 různých odhadů. Standardní odchylka mezi těmito ukazateli je ~ 10%.
Galaxy NGC 5128, hostitel SN 1986G, se také nachází ve 12,0 milionu světelných let, na základě 11 různých indikátorů využívajících 46 různých odhadů vzdálenosti a také se standardní odchylkou mezi ukazateli ~ 10%. Takže v rámci přesnosti ukazatelů došlo k supernově v podstatě ve stejné vzdálenosti, což potvrzuje, že SN 2014J je nejbližší od SN 1986G. Galaxy NGC 5253, hostitel SN 1972E, je ve skutečnosti nejbližší galaxií ve 11,0 milionu světelných let (3,4 Megaparsec), o které je známo, že v moderní době hostila supernovu typu Ia, založenou na 6 indikátorech se 48 odhady.
Účtování jeho stmívání v důsledku prachu v Messier 82 je jen jednou částí několika zapojených do aplikace dat z SN 2014J pro odhad jeho vzdálenosti. Budoucí pozorování jeho klesající velikosti odhalí jeho úplnou světelnou křivku. To umožní odhadnout dobu jeho poklesu a faktory roztažení světelné křivky. Jakmile budou tyto informace v ruce, nejpozději v několika příštích až několika týdnech začne SN 2014J používat jako nejbližší kotevní bod typu Ia supernovy.
SN 2014J bude mít více než milník než kámen Rosetta, nicméně bude mít dopad trvalého odkazu na budoucí aplikace pozorování supernovy typu Ia v kosmologii. Bude to zvláště důležité pro posílení používání supernovy typu Ia jako kosmologických ukazatelů vzdálenosti. To je důležité pro probíhající projekty, včetně projektu SHOES, Carnegie Hubble Program a dalších, jejichž cílem je změřit míru expanze vesmíru nebo Hubbleovu konstantu s přesností lepší než jedno procento v příštím desetiletí. Tato úroveň přesnosti je nutná, abychom pochopili nejen přesnou velikost a věk našeho vesmíru, ale také přesnou státní rovnici, která řídí celkovou energii našeho vesmíru, včetně jeho temné energie.
