Zvyšky prachu supernovy. klikni na zväčšenie
Zvyšok supernovy v Malom Magellanovom mračne je starý iba 1 000 rokov; Vďaka tomu je jedným z najmladších, aké kedy boli objavené. Súčasné teórie supernov predpovedajú, že by mal mať stonásobok prachu, ktorý môžu astronómovia zistiť. Je možné, že nárazové vlny supernovy zabránili tvorbe prachu alebo infračervené prístroje práve nevideli veľké množstvo chladnejšieho prachu.
Jeden z najmladších známych zvyškov supernovy, žiariaca červená guľa prachu vytvorená výbuchom superhmotnej hviezdy v neďalekej galaxii, Malého Magellanovho mračna, ktorý sa objavil pred 1000 rokmi, vykazuje rovnaký problém ako explodovanie hviezd v našej vlastnej galaxii: príliš málo prachu ,
Posledné merania na kalifornskej univerzite v Berkeley, astronómovia používajúci infračervené kamery na palube Spitzerovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA, ukazujú nanajvýš stotinu množstva prachu predpovedaného súčasnými teóriami supernov jadra zrútenia, sotva hmotnosť planét v slnečnej sústave. ,
Tento rozpor predstavuje výzvu pre vedcov, ktorí sa snažia pochopiť pôvod hviezd v ranom vesmíre, pretože sa predpokladá, že prach, ktorý vzniká predovšetkým z explodujúcich hviezd, semená vytvárajú hviezdy novej generácie. Kým zvyšky superhmotných explodujúcich hviezd v galaxii Mliečna dráha tiež vykazujú menej prachu, ako sa predpokladalo, astronómovia dúfali, že supernovy v menej vyvinutom malom Magellanovom mračne by viac zodpovedali ich modelom.
„Väčšina z predchádzajúcej práce bola zameraná iba na našu galaxiu, pretože sme nemali dostatok rozlíšenia, aby sme sa dali pozerať ďalej do iných galaxií,“ uviedla astrofyzik Snezana Stanimirovic, výskumná pracovníčka v UC Berkeley. „Ale so Spitzerom môžeme získať pozorovania Malého Magellanovho mračna, ktoré je vzdialené 200 000 svetelných rokov. Pretože podmienky supernovy v podmienkach Malého Magellanovho oblaku podobné tým, ktoré očakávame pre skoré galaxie, je to jedinečný test tvorby prachu v ranom vesmíre. “
Stanimirovic dnes uvádza svoje zistenia v prezentácii a tlačovom brífingu (utorok 6. júna) na stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti v Calgary, Alberta, Kanada.
Stanimirovic špekuluje, že rozdiel medzi teóriou a pozorovaniami by mohol byť výsledkom niečoho, čo ovplyvňuje účinnosť, s ktorou sa ťažké prvky kondenzujú na prach, z oveľa vyššej miery deštrukcie prachu v energetických nárazových vlnách supernovy, alebo preto, že astronómom chýba veľmi veľké množstvo oveľa chladnejších prach, ktorý by sa mohol skryť pred infračervenými kamerami.
Toto zistenie tiež naznačuje, že alternatívne miesta tvorby prachu, najmä silné vetry z masívnych hviezd, môžu byť dôležitejšími prispievateľmi do prachu v prvotných galaxiách, ako sú supernovy.
Predpokladá sa, že masívne hviezdy - to znamená hviezdy, ktoré sú 10 až 40 krát väčšie ako naše slnko - ukončia svoj život masívnym zrútením jadier, ktoré vyfúkne vonkajšie vrstvy hviezd preč, čím vystrelí ťažké prvky ako kremík, uhlík a železo v rozširujúcich sa sférických oblakoch. Tento prach je považovaný za zdroj materiálu na vytvorenie novej generácie hviezd s ťažšími prvkami, takzvanými „kovmi“, okrem oveľa hojnejšieho vodíka a hélia.
Stanimirovic a jeho kolegovia z UC Berkeley, Harvardská univerzita, Kalifornský technologický inštitút (Caltech), Bostonská univerzita a niekoľko medzinárodných inštitútov tvoria spoluprácu s názvom Spitzerov prieskum malého magellanovského oblaku (S3MC). Skupina využíva bezprecedentné rozlíšenie Spitzerovho ďalekohľadu na štúdium interakcií v galaxii medzi obrovskými hviezdami, mrakmi molekulárneho prachu a ich prostredím.
Podľa Alberta Bolatta, výskumného pracovníka v UC Berkeley a hlavného výskumného pracovníka projektu S3MC, „Malý Magellanov mračno je ako laboratórium na testovanie tvorby prachu v galaxiách s podmienkami oveľa bližšími podmienkam ako galaxie v ranom vesmíre.“
„Väčšina žiarenia produkovaného zvyškami supernovy je emitovaná v infračervenej časti spektra,“ povedal Bryan Gaensler z Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku v Cambridge, Massachusetts. „S Spitzerom môžeme konečne vidieť, ako tieto objekty naozaj vyzerajú. . "
Nazýva sa trpasličia nepravidelná galaxia, Malý Magellanov oblúk a jeho spoločník, Veľký Magellanov oblúk, obiehajú oveľa väčšiu Mliečnu cestu. Všetky tri majú okolo 13 miliárd rokov. Počas mnohých rokov Mliečná dráha tlačila a ťahala tieto satelitné galaxie a vytvára vnútorné turbulencie pravdepodobne zodpovedné za pomalšiu rýchlosť tvorby hviezd, a teda spomalený vývoj, vďaka ktorému vyzerá Malý Magellanov oblak ako oveľa mladšie galaxie videné ďalej.
"Táto galaxia skutočne prešla divokou minulosťou," uviedol Stanimirovic. Z tohto dôvodu je „obsah prachu a množstvo ťažkých prvkov v Malej Magellanovej mračne oveľa nižšie ako v našej galaxii,“ povedala, „zatiaľ čo medzihviezdne pole žiarenia z hviezd je intenzívnejšie ako v galaxii Mliečna dráha. , Všetky tieto prvky boli prítomné v ranom vesmíre. “
Vďaka 50-hodinovému pozorovaniu pomocou Spitzerovho infračerveného poľa (IRAC) a multibandového zobrazovacieho fotometra (MIPS) si prieskumový tím S3MC v roku 2005 zobrazil strednú časť galaxie. V jednom kuse tohto obrázka si Stanimirovic všimol červenú sférickú bublinu, ktorá zistila, že presne zodpovedá výkonnému röntgenovému zdroju, ktorý predtým pozoroval röntgenový observatórium NASA Chandra. Lopta sa ukázala ako zvyšok supernovy, 1E0102.2-7219, ktorý sa v posledných rokoch veľa študoval v optických, röntgenových a rádiových pásmach, ale nikdy predtým nebol videný v infračervenom svetle.
Infračervené žiarenie vyžarujú teplé predmety a v skutočnosti žiarenie zo zvyšku supernovy, ktoré je viditeľné iba v jednom pásme vlnových dĺžok, naznačovalo, že 1000-ročná prachová bublina bola takmer rovnomerne 120 kelvinov, čo zodpovedá 244 stupňov Fahrenheita pod nulou. E0102, medzi najmladšou tretinou všetkých známych zvyškov supernovy, pravdepodobne vyplývala z výbuchu hviezdy 20-krát väčšej ako slnko a odvtedy sa zvyšky zvyšujú rýchlosťou asi 1 000 kilometrov za sekundu (2 milióny míľ za hodinu).
Infračervené údaje poskytli príležitosť zistiť, či staršie generácie hviezd - hviezdy s nízkym výskytom ťažkých kovov - užšie zodpovedajú súčasným teóriám tvorby prachu pri výbuchu superhmotných hviezd. Bohužiaľ množstvo prachu - takmer tisícina hmotnosti Slnka - bolo najmenej 100-krát menšie, ako sa predpokladalo, podobné situácii so známym zvyškom supernovy Cassiopeia A v Mliečnej dráhe.
Tím S3MC plánuje budúce spektroskopické pozorovania pomocou Spitzerovho ďalekohľadu, ktorý poskytne informácie o chemickom zložení prachových zŕn vznikajúcich pri výbuchoch supernovy.
Prácu sponzorovala Národná správa letectva a vesmíru a Národná vedecká nadácia.
Laboratórium pohonných hmôt NASA v Pasadene v Kalifornii riadi misiu Spitzer Space Telescope pre Riaditeľstvo vedeckých misií NASA so sídlom vo Washingtone, D. C. Vedecké operácie sa vykonávajú v Spitzer Science Center v Caltech, tiež v Pasadene. JPL je divízia spoločnosti Caltech.
Pôvodný zdroj: UC Berkeley News Release
