Kad zvijezde dođu do kraja svog životnog ciklusa, mnoge će ispuhati svoje vanjske slojeve u eksplozivnom procesu poznatom kao supernova. Iako su astronomi naučili mnogo o tim pojavama, zahvaljujući sofisticiranim instrumentima koji ih mogu proučavati u više valnih duljina, još uvijek postoji mnogo toga što ne znamo o supernovama i njihovim ostacima.
Na primjer, još uvijek postoje neriješena pitanja o mehanizmima koji napajaju nastale udarne valove iz supernove. Međutim, međunarodni tim istraživača nedavno je upotrijebio podatke dobivene u Chandra X-Ray Observatory obližnje supernove (SN1987A) i nove simulacije za mjerenje temperature atoma u rezultirajućem udarnom valu.
Studija pod nazivom "Šok zagrijavanje teških iona u SN 1987A bez sudara" nedavno se pojavila u znanstvenom časopisu Priroda. Tim su vodili Marco Miceli i Salvatore Orlando sa Sveučilišta u Palermu, Italija, a sačinjavali su ga članovi Nacionalnog instituta za astrofiziku (INAF), Instituta za primijenjene probleme mehanike i matematike te Državnog sveučilišta Pennsylvania i Sveučilišta Northwestern ,
Za potrebe svoje studije, tim je kombinirao Chandra opažanja SN 1987A sa simulacijama za mjerenje temperature atoma u udarnom valu supernove. Čineći to, tim je potvrdio da je temperatura atoma povezana s njihovom atomskom težinom, što je rezultat koji odgovara na dugogodišnje pitanje o udarnim valovima i mehanizmima koji ih pokreću.
Kao što je David Burrows, profesor astronomije i astrofizike u državi Penn i koautor studije, rekao u saopćenju za javnost Penn Statea:
"Eksplozije Supernove i njihovi ostaci daju kozmičke laboratorije koje nam omogućuju istraživanje fizike u ekstremnim uvjetima koje se na Zemlji ne mogu duplicirati. Suvremeni astronomski teleskopi i instrumenti, kako zemaljski tako i svemirski, omogućili su nam detaljno istraživanje ostataka supernove u našoj i obližnjim galaksijama. Redovito smo vršili promatranje ostatka supernove SN1987A koristeći NASA-in Chandra rentgenski opservatorij, najbolji rendgenski teleskop na svijetu, od nedavno nakon što je Chandra lansirana 1999. godine i koristili smo simulacije za odgovor na dugogodišnja pitanja o udarnim valovima. "
Kad se veće zvijezde podvrgnu gravitacijskom kolapsu, rezultirajuća eksplozija tjera materijal prema van brzinom do jedne desetine brzine svjetlosti, gurajući udarne valove u okolni međuzvjezdani plin. Tamo gdje udarni val naiđe na usporeni plin koji okružuje zvijezdu, imate „šok front“. Ova prijelazna zona zagrijava hladni plin na milijune stupnjeva i dovodi do emisije X-zraka koje se mogu promatrati.
Astronomi su već neko vrijeme zainteresirani za ovo područje udarnog vala supernove, jer on označava prijelaz između eksplozivne sile zvijezde koja umire i okolnog plina. Kao što je Burrows to upozorio:
"Prijelaz je sličan onome uočenom u kuhinjskom sudoperu kad brzi mlaz vode udara u umivaonik, koji glatko teče prema van dok naglo ne skoči u visinu i postane turbulentan. Šok fronte su detaljno proučavane u Zemljinoj atmosferi, gdje se javljaju u izuzetno uskom području. Ali u svemiru, prijelazi šoka su postupni i ne mogu na isti način utjecati na atome svih elemenata. "
Ispitujući temperature različitih elemenata iza udarnog fronta supernove, astronomi se nadaju da će poboljšati naše razumijevanje fizike šokovskog procesa. Iako se očekuje da su temperature elemenata proporcionalne njihovoj atomskoj težini, teško je dobiti točna mjerenja. Prethodne studije ne samo da su dovele do sukobljenih rezultata, već nisu uspjele uključiti teške elemente u svoje analize.
Da bi se pozabavili tim, tim je pogledao Supernovu SN1987A koja se nalazi u Velikom magelanskom oblaku i prvi put je postala vidljiva 1987. Osim što je bila prva supernova koja je bila vidljiva golim okom još od Keplerove Supernove (1604), bila je prvo da se proučavaju u svim valnim duljinama svjetlosti (od radio valova do X-zraka i gama valova) pomoću modernih teleskopa.
Dok su se prethodni modeli SN 1987A obično oslanjali na pojedinačna opažanja, istraživački tim koristio je trodimenzionalne numeričke simulacije kako bi pokazao evoluciju supernove. Zatim su uspoređivali s rentgenskim opažanjima koje je pružio Chandra kako bi precizno izmjerili atomske temperature, što je potvrdilo njihova očekivanja.
"Sada možemo precizno izmjeriti temperature elemenata teške poput silicija i željeza i pokazali smo da oni uistinu slijede odnos koji je temperatura svakog elementa proporcionalna atomskoj masi tog elementa", rekao je Burrows. "Ovaj rezultat rješava važno pitanje u razumijevanju astrofizičkih udarnih valova i poboljšava naše razumijevanje šok procesa."
Ova posljednja studija predstavlja značajan korak za astronome, približavajući ih razumijevanju mehanike supernove. Otkrivanjem njihovih tajni, mi ćemo naučiti više o procesu koji je od suštinske važnosti za kozmičku evoluciju, a to je kako smrt zvijezda utječe na okolni Svemir.
