Röntgenové observatórium Chandra pre zvyšok supernovy Cassiopeia A. Kredit: NASA / CXC
Zvyšok Supernovy Cassiopeia A (Cas A) bol vždy záhadou. Kým výbuch, ktorý vytvoril túto supernovu, bol očividne silnou udalosťou, vizuálny jas výbuchu, ku ktorému došlo pred 300 rokmi, bol omnoho menej ako normálna supernova - av skutočnosti bol prehliadaný už v 16. storočí - a astronómovia nevedia prečo. Ďalším tajomstvom je, či výbuch, ktorý spôsobil Cas A, zanechal neutrónovú hviezdu, čiernu dieru alebo vôbec nič. Ale v roku 1999 astronómovia objavili neznámy jasný objekt v jadre Cas A. Teraz nové pozorovania pomocou röntgenového observatória Chandra ukazujú, že tento objekt je neutrónová hviezda. Hádanky však nekončia: táto neutrónová hviezda má uhlíkovú atmosféru. Toto je prvýkrát, keď sa tento typ atmosféry zistil okolo tak malého, hustého objektu.
Objekt v jadre je veľmi malý - široký iba asi 20 km, ktorý bol kľúčom k jeho identifikácii ako neutrónovej hviezdy, uviedol Craig Heinke z University of Alberta. Heinke je spoluautorom Wynn Ho z University of Southampton vo Veľkej Británii na papieri, ktorý sa objaví v 5. vydaní časopisu Nature.
"Jediné dva druhy hviezd, o ktorých vieme, že sú také malé, sú neutrónové hviezdy a čierne diery," povedal Heinke pre časopis Space. „Môžeme vylúčiť, že je to čierna diera, pretože z čiernych dier nemôže uniknúť žiadne svetlo, takže akékoľvek röntgenové lúče, ktoré vidíme z čiernych dier, sú v skutočnosti z materiálu padajúceho do čiernej diery. Takéto röntgenové lúče by boli veľmi variabilné, pretože nikdy neuvidíte ten istý materiál dvakrát, ale nevidíme žiadne výkyvy jasu tohto objektu. “
Heinke povedal, že röntgenové observatórium Chandra je jediný ďalekohľad, ktorý má dostatočne ostré videnie, aby mohol tento objekt pozorovať vo vnútri takého jasného zvyšku supernovy.
Najneobvyklejším aspektom tejto neutrónovej hviezdy je jej uhlíková atmosféra. Neutrónové hviezdy sú väčšinou vyrobené z neutrónov, ale na povrchu majú tenkú vrstvu normálnej hmoty vrátane tenkej - 10 cm - veľmi horúcej atmosféry. Všetky predtým študované neutrónové hviezdy majú všetky vodíkové atmosféry, čo sa očakáva, pretože intenzívna gravitácia neutrónovej hviezdy rozvrstvuje atmosféru a na ňu kladie najľahší prvok, vodík.
Ale nie s týmto objektom v prípade Cas A.
"Boli sme schopní vyrobiť modely pre röntgenové žiarenie neutrónovej hviezdy s niekoľkými rôznymi možnými atmosférami," uviedol Heinke v e-mailovom rozhovore. "Iba uhlíková atmosféra dokáže vysvetliť všetky údaje, ktoré vidíme, takže sme si celkom istí, že táto neutrónová hviezda má uhlíkovú atmosféru, keď sme prvýkrát videli neutrónovú hviezdu inú atmosféru."
Umelecký dojem neutrónovej hviezdy v Cas A, ktorý ukazuje malý rozsah uhlíkovej atmosféry. Atmosféra Zeme je zobrazená v rovnakej mierke ako neutrónová hviezda. Kredit: NASA / CXC / M.Weiss
Ako teda vysvetľuje Heinke a jeho tím nedostatok vodíka a hélia na tejto neutrónovej hviezde? Mysli na Cas A ako na dieťa.
"Myslíme si, že chápeme, že v dôsledku skutočne mladého veku tohto objektu - vidíme ho v jemnom veku iba 330 rokov v porovnaní s inými neutrónovými hviezdami, ktoré sú staré tisíce rokov," uviedol. „Počas výbuchu supernovy, ktorý vytvoril túto neutrónovú hviezdu (keď sa jadro hviezdy zrúti dole na objekt veľkosti mesta s neuveriteľne vysokou hustotou vyššou ako atómové jadrá), bola neutrónová hviezda zahriata na vysoké teploty až do miliardy stupňa. Teraz je ochladený na niekoľko miliónov stupňov, ale myslíme si, že jeho vysoké teploty stačili na vytvorenie jadrovej fúzie na povrchu neutrónovej hviezdy, čím sa vodík a hélium spojili s uhlíkom. “
Vďaka tomuto objavu majú vedci teraz prístup k celému životnému cyklu supernovy a dozvedajú sa viac o úlohe, ktorú pri výbuchu vesmíru hrajú hviezdy, ktoré vybuchujú. Napríklad väčšina minerálov nájdených na Zemi sú produkty supernov.
"Tento objav nám pomáha pochopiť, ako sa neutrónové hviezdy rodia pri násilných výbuchoch supernov," uviedol Heinke.
Zdroj: Rozhovor s Craigom Heinke
