Keď hviezdy dosiahnu koniec svojho životného cyklu, mnoho z nich vyhodí ich vonkajšie vrstvy do výbušného procesu známeho ako supernova. Aj keď sa astronómovia o tomto fenoméne dozvedeli veľa, vďaka sofistikovaným nástrojom, ktoré ich dokážu študovať na viacerých vlnových dĺžkach, stále je toho veľa, čo o supernovách a ich zvyškoch nevieme.
Napríklad stále existujú nevyriešené otázky o mechanizmoch, ktoré poháňajú výsledné rázové vlny zo supernovy. Medzinárodný tím vedcov však nedávno použil údaje získané Chandra X-Ray Observatory blízkej supernovy (SN1987A) a nové simulácie na meranie teploty atómov vo výslednej rázovej vlne.
Štúdia s názvom „Kolízne šokové zahrievanie ťažkých iónov v SN 1987A“ sa nedávno objavilo vo vedeckom časopise Nature. Tím viedol Marco Miceli a Salvatore Orlando z univerzity v Palerme v Taliansku a bol zložený z členov Národného ústavu astrofyziky (INAF), Inštitútu pre aplikované problémy mechaniky a matematiky a Pennsylvánskej a severozápadnej univerzity. ,
Kvôli štúdiu tím kombinoval Chandra pozorovania SN 1987A so simuláciami na meranie teploty atómov v rázovej vlne supernovy. Tím tým potvrdil, že teplota atómov závisí od ich atómovej hmotnosti, čo je výsledok, ktorý odpovedá na dlhotrvajúcu otázku o nárazových vlnách a mechanizmoch, ktoré ich poháňajú.
Ako uviedol David Burrows, profesor astronómie a astrofyziky v štáte Penn State a spoluautor štúdie, uviedol v tlačovej správe spoločnosti Penn State:
„Výbuchy supernovy a ich zvyšky poskytujú kozmické laboratóriá, ktoré nám umožňujú skúmať fyziku v extrémnych podmienkach, ktoré na Zemi nemožno duplikovať. Moderné astronomické teleskopy a prístroje, pozemné aj vesmírne, nám umožnili vykonať podrobné štúdie zvyškov supernovy v našej galaxii a blízkych galaxiách. Vykonávali sme pravidelné pozorovania zvyšku supernovy SN1987A pomocou röntgenového observatória Chandra NASA, najlepšieho röntgenového ďalekohľadu na svete, hneď po uvedení Chandry v roku 1999 a pomocou simulácií sme zodpovedali na dlhotrvajúce otázky o nárazových vlnách. “
Keď väčšie hviezdy prechádzajú gravitačným zrútením, výsledná explózia poháňa materiál smerom von rýchlosťou rýchlosťou až jednej desatiny rýchlosti svetla a tlačí rázové vlny do okolitého medzihviezdneho plynu. Tam, kde rázová vlna narazí na pomaly sa pohybujúci plyn obklopujúci hviezdu, máte „predný náraz“. Táto prechodná zóna ohrieva chladiaci plyn na milióny stupňov a vedie k emisii röntgenových lúčov, ktoré je možné pozorovať.
Astronómovia sa už nejaký čas zaujímajú o túto oblasť šokovej vlny supernovy, pretože označuje prechod medzi výbušnou silou umierajúcej hviezdy a okolitým plynom. Ako Burrows prirovnal:
„Prechod je podobný ako pri kuchynskom dreze, keď vysokorýchlostný prúd vody zasiahne umývadlo a tečie plynulo smerom von, až náhle vyskočí na výšku a stane sa turbulentným. Čele nárazov boli podrobne študované v zemskej atmosfére, kde sa vyskytujú v extrémne úzkom regióne. Ale vo vesmíre sú šokové prechody postupné a nemusia ovplyvňovať atómy všetkých prvkov rovnako. “
Pri skúmaní teplôt rôznych prvkov za šokom supernovovej dúfa, astronómovia dúfajú, že zlepšia naše chápanie fyziky šokového procesu. Aj keď sa očakávalo, že teploty prvkov budú úmerné ich atómovej hmotnosti, získanie presných meraní bolo ťažké. Nielenže predchádzajúce štúdie viedli k protichodným výsledkom, ale nedokázali zahrnúť ťažké prvky do svojich analýz.
Aby sa to vyriešilo, tím sa pozrel na Supernovu SN1987A, ktorá sa nachádza vo Veľkom Magellanovom mračne a prvýkrát sa objavila v roku 1987. Okrem toho, že bola prvou supernovou, ktorá bola viditeľná voľným okom od Keplerovej Supernovej (1604), bola najprv sa študovali na všetkých vlnových dĺžkach svetla (od rádiových vĺn po röntgenové lúče a gama vlny) pomocou moderných teleskopov.
Zatiaľ čo predchádzajúce modely SN 1987A sa zvyčajne spoliehali na jednotlivé pozorovania, výskumný tím použil trojrozmerné numerické simulácie na preukázanie vývoja supernovy. Tieto potom porovnali s röntgenovými pozorovaniami od spoločnosti Chandra, aby presne zmerali atómové teploty, čo potvrdilo ich očakávania.
"Teraz môžeme presne zmerať teploty prvkov, ktoré sú také ťažké ako kremík a železo, a ukázali sme, že skutočne sledujú vzťah, že teplota každého prvku je úmerná atómovej hmotnosti tohto prvku," uviedol Burrows. „Tento výsledok rieši dôležitý problém v porozumení astrofyzikálnych rázových vĺn a zlepšuje naše chápanie otrasových procesov.“
Táto najnovšia štúdia predstavuje významný krok pre astronómov a približuje ich k pochopeniu mechaniky supernovy. Odomknutím ich tajomstva sme sa dozvedeli viac o procese, ktorý je základom kozmického vývoja, a to ako ovplyvňuje smrť hviezd okolitý vesmír.
