Supernovy sú jedny z najaktívnejších a najmocnejších udalostí v pozorovateľnom vesmíre. A hoci vieme, že supernovy sú zodpovedné za vytváranie ťažkých prvkov potrebných pre všetko od planét, cez ľudí až po elektrické náradie, vedci sa už dlho snažia určiť mechaniku za náhlym kolapsom a následným výbuchom veľkých hviezd.
Teraz vďaka misii NuSTAR agentúry NASA máme prvé solídne vodítko k tomu, čo sa stane skôr, ako hviezda prepadne.
Obrázok hore ukazuje zvyšok supernovy Cassiopeia A (alebo skrátene Cas A) s údajmi NuSTAR v modrej farbe a pozorovania z röntgenového observatória Chandra v červenej, zelenej a žltej farbe. Je to rázová vlna, ktorá zostala po explózii hviezdy asi 15 až 25-krát hmotnejšia ako naše Slnko pred 330 rokmi * a v závislosti od teplôt a typov prítomných prvkov svieti v rôznych vlnových dĺžkach.
Predchádzajúce pozorovania so spoločnosťou Chandra odhalili röntgenové emisie z rozširujúcich sa škrupín a filamentov horúceho plynu bohatého na železo v prípade A, ale nemohli byť dostatočne hlboký, aby získali lepšiu predstavu o tom, čo je v štruktúre. Až na jadrovom spektroskopickom poli NASA - to je NuSTAR pre tých, ktorí to poznajú - nezmenilo röntgenové videnie na Cas A, aby sa našli chýbajúce kúsky hádanky.
Sú vyrobené z rádioaktívneho titánu.
Boli vyrobené mnohé modely (používajú milióny hodín superpočítačového času), aby sa pokúsili vysvetliť supernovy jadra a kolapsu. Jeden z vedúcich má hviezdu roztrhanú silnými tryskami vystrelenými z pólov - niečo, čo súvisí s ešte silnejšími (ale sústredenými) výbuchmi gama lúčov. Nezdalo sa však, že by triky boli príčinou Cas A, ktorý nevykazuje elementárne pozostatky v jeho prúdových štruktúrach ... a okrem toho modely, ktoré sa spoliehajú iba na trysky, nemali vždy za následok úplnú supernovu.
Ukázalo sa, že prítomnosť asymetrických zhlukov rádioaktívneho titánu hlboko v škrupinách Cas A, odhalených v röntgenových lúčoch vysokej kvality spoločnosťou NuSTAR, poukazuje na prekvapivo odlišný proces v hre: „rozbíjanie“ materiálu v progenitore. hviezda, ktorá rozbije rázovú vlnu a nakoniec ju roztrhne.
Sledujte animáciu, ako k tomuto procesu dochádza:
Šplhanie, ku ktorému dochádza v časovom rozpätí iba pár stoviek milisekúnd - doslova v mrknutí oka - sa podobá vriacej vode na sporáku. Keď bubliny preniknú cez povrch, vybuchne para.
Iba v tomto prípade erupcia vedie k šialene silnej detonácii celej hviezdy, otryskaniu rázovej vlny vysokoenergetických častíc do medzihviezdneho média a rozptýleniu periodickej tabuľky ťažkých prvkov do galaxie.
V prípade A bol titán 44 vytlačený do zhlukov, ktoré odrážajú tvar pôvodnej šikmej asymetrie. Spoločnosť NuSTAR bola schopná zobraziť a zmapovať titán, ktorý svieti v röntgenovom žiarení, kvôli jeho rádioaktivite (a nie preto, že je zahrievaný rozširujúcimi sa otrasmi, ako iné ľahšie prvky viditeľné pre Chandru.)
"Kým by sme nemali NuSTAR, nemohli by sme sa skutočne pozrieť do jadra explózie," uviedol astronóm Caltech Brian Grefenstette počas telekonferencie NASA 19. februára.
„Predtým bolo ťažké interpretovať, čo sa deje v prípade A, pretože materiál, ktorý sme mohli vidieť iba v röntgenových lúčoch, keď sa zohrialo. Teraz, keď vidíme rádioaktívny materiál, ktorý žiarí v röntgenových lúčoch bez ohľadu na to, získame ucelenejší obraz o tom, čo sa deje v jadre výbuchu. “
- Brian Grefenstette, hlavný autor, Caltech
Dobre, tak dobre, hovoríte. NuSTAR agentúry NASA našiel v zvyškoch vyhodenej hviezdy žiaru titánu, Chandra uvidel nejaké železo a vieme, že sa rozpadla a „uvarila“ zlomok sekundy predtým, ako vybuchla. No a čo?
"Teraz by ste sa o to mali starať," uviedol astronóm Robert Kirshner z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku. „Supernovy vyrábajú chemické prvky, takže ak ste si kúpili americké auto, nebolo vyrobené v Detroite pred dvoma rokmi; Atómy železa v tejto oceli boli vyrobené starou explóziou supernovy, ku ktorej došlo pred piatimi miliardami rokov. A NuSTAR ukazuje, že titán, ktorý je v náhradnom bedre vášho strýka Jacka, bol vyrobený aj pri tejto explózii.
„Všetci sme stardust a NuSTAR nám ukazuje, odkiaľ sme prišli. Vrátane našich náhradných dielov. Takže by ste sa o to mali starať ... a rovnako aj váš strýko Jack. “
A to nie sú len supernovy kolapsov jadra, ktoré bude NuSTAR schopný vyšetriť. Preskúmajú sa aj iné typy supernov - v prípade SN2014J, typ Ia, ktorý bol v januári M82 zaznamenaný, a to aj ihneď po ich výskyte.
"Vieme, že ide o typ bielej trpasličej hviezdy, ktorá vybuchne," uviedla hlavná vyšetrovateľka NuSTAR Fiona Harrison počas telekonferencie na časopis Space. "Toto je veľmi vzrušujúca správa ... Spoločnosť NuSTAR sa pozerá na [SN2014J] celé týždne a dúfame, že budeme môcť povedať niečo o tejto explózii."
Jedným z najcennejších úspechov nedávnych zistení NuSTAR je nový súbor pozorovaných obmedzení, ktoré je potrebné umiestniť na budúce modely supernov typu core-kolaps ... ktoré pomôžu poskytnúť odpovede - a pravdepodobne nové otázky - o tom, ako hviezdy explodujú, dokonca stovky alebo tisíce rokov potom, čo tak urobili.
„NuSTAR je priekopníkom v oblasti vedy a musíte očakávať, že keď získate nové výsledky, otvorí toľko otázok, ako odpoviete,“ povedal Kirshner.
Spoločnosť NuSTAR, ktorá bola uvedená na trh v júni 2012, je prvý zaostrovací tvrdý röntgenový ďalekohľad na obežnú dráhu Zeme a prvý ďalekohľad schopný vytvárať mapy rádioaktívnych prvkov vo zvyškoch supernovy.
Prečítajte si viac o tlačovej správe JPL tu a vypočujte si celú tlačovú konferenciu tu.
* Keďže Cas A sídli od Zeme 11 000 svetelných rokov, skutočný dátum supernovy by bol asi pred 11 330 rokmi. Dajte alebo si zoberte pár.
