Supernove su neki od najenergičnijih i najmoćnijih događaja u promatranom Univerzumu. I dok znamo da su supernove odgovorne za stvaranje teških elemenata potrebnih za sve, od planeta do ljudi do električnih alata, znanstvenici su se dugo borili da utvrde mehaniku koja stoji iza naglog kolapsa i naknadne eksplozije masivnih zvijezda.
Sada, zahvaljujući NASA-inoj misiji NuSTAR, imamo prve čvrste tragove onoga što se događa prije nego što zvijezda krene "bum".
Gornja slika prikazuje ostatak supernove Kasiopeja A (ili skraćeno Cas A) s NuSTAR podacima plave boje i opažanjima iz opservatorija Chandra u crvenoj, zelenoj i žutoj boji. To je udarni val preostao od eksplozije zvijezde oko 15 do 25 puta masivniji od našeg Sunca prije 330 godina *, a on svijetli u različitim valnim duljinama svjetla, ovisno o temperaturama i vrstama prisutnih elemenata.
Prethodna opažanja Chandra otkrila su emisiju rendgenskih zraka iz raširivih školjki i vlakana vrućeg plina bogatog željezom u Casu A, ali nisu mogli zaviriti dovoljno duboko da bi dobili bolju predstavu o tome što se nalazi u strukturi. Tek je NASA-in nuklearni spektroskopski teleskopski niz - to je NuSTAR za one koji znaju - pretvorio svoj rentgenski vid na Cas A da bi mogli pronaći nedostatke komada puzzle.
Napravljeni su od radioaktivnog titana.
Napravljeni su mnogi modeli (koji koriste milijune sati vremena superračunala) kako bi pokušali objasniti supernove. Jedna od vodećih zvijezda je pukla moćnim mlaznicama koje pucaju s njezinih stupova - nešto što je povezano s još snažnijim (ali fokusiranim) gama-rafalima. Ali nije se činilo da su zrakoplovi uzrok Casu A, koji ne pokazuje elementarne ostatke unutar svojih mlaznih struktura ... a osim toga, modeli koji se oslanjaju samo na mlazeve, ne rezultiraju uvijek supernarom.
Kako se ispostavilo, prisutnost asimetričnih nakupina radioaktivnog titana duboko u školjkama Cas A, otkrivenih NuSTAR-om u visokoenergetskim rendgenima, ukazuju na iznenađujuće različit proces: "prolijevanje" materijala unutar potomstva. zvijezda koja pokreće udarni val, na kraju ga razdvajajući.
Pogledajte animaciju kako se događa ovaj proces:
Klizanje, koje se događa tijekom vremena od samo nekoliko stotina milisekundi - doslovno u tren oka - uspoređuje se s kipućom vodom na štednjaku. Kada mjehurići probiju površinu, para izbija.
Samo u ovom slučaju erupcija dovodi do suludo snažne detonacije čitave zvijezde, pušući udarni val visokoenergetskih čestica u međuzvjezdani medij i raspršujući periodične tablice teških elemenata u galaksiju.
U slučaju Cas A, izbačen je titan-44, u nakupinama koje odjekuju oblikom izvorne asimetrije šljokica. NuSTAR je mogao prikazati i preslikati titan koji svijetli na rendgenu zbog njegove radioaktivnosti (a ne zato što se zagrijava širenjem udarnih valova, poput ostalih lakših elemenata vidljivih Chandra.)
"Dok nismo imali NuSTAR, nismo stvarno mogli vidjeti do srži eksplozije", rekao je Caltech astronom Brian Grefenstette tijekom NASA-ine telekonferencije 19. veljače.
"Ranije je bilo teško protumačiti što se događa u Casu A, jer materijal koji smo mogli vidjeti svijetli samo na rendgenu kada se zagrije. Sada kada možemo vidjeti radioaktivni materijal koji svijetli na rendgenu bez obzira na sve, dobivamo potpuniju sliku onoga što se događalo u srži eksplozije. "
- Brian Grefenstette, vodeći autor, Caltech
Ok, tako super, kažete. NASA-in NuSTAR pronašao je sjaj titana u ostacima izgorjele zvijezde, Chandra je ugledao malo željeza, a znamo da ga je srušio i 'prokuhao' djelić sekunde prije nego što je eksplodirao. Pa što?
"Sada bi vas to trebalo zanimati", rekao je astronom Robert Kirshner iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku. "Supernove čine kemijske elemente, pa ako ste kupili američki automobil, to nije bio napravljen u Detroitu prije dvije godine; atomi željeza u tom čeliku proizvedeni su u drevnoj eksploziji supernove koja se dogodila prije pet milijardi godina. A NuSTAR pokazuje da je i u toj eksploziji napravljen titan koji je bio u zamjenskom kuku vašeg ujaka Jacka.
"Svi smo zvjezdan prah, a NuSTAR nam pokazuje odakle smo došli. Uključujući naše zamjenske dijelove. Dakle, ti bi se trebao brinuti za ovo ... isto bi trebao biti i tvoj ujak Jack. "
I NuSTAR će moći istražiti ne samo supernove koje će propasti jezgre. Pregledat će se i druge vrste supernova - u slučaju SN2014J, tipa Ia koji je uočen u M82 u siječnju, čak i odmah nakon što se pojave.
"Znamo da su to tip bijele patuljaste zvijezde koja eksplodira", glavna istražiteljica NuSTAR-a Fiona Harrison odgovorila je za Space Magazine tijekom telekonferencije. "Ovo je vrlo uzbudljiva vijest ... NuSTAR već tjednima promatra [SN2014J], a nadamo se da ćemo moći reći i nešto o toj eksploziji."
Jedno od najvrijednijih dostignuća nedavnih otkrića NuSTAR-a je uspostavljanje novog niza promatranih ograničenja na buduće modele supernova-kolapsa jezgre ... koji će pomoći u pružanju odgovora - i vjerojatno novih pitanja - o tome kako zvijezde eksplodiraju, čak stotine ili tisuće godina nakon što to urade.
"NuSTAR je pionirska znanost, a morate očekivati da će kad dobijete nove rezultate otvoriti onoliko pitanja koliko i odgovorite", rekao je Kirshner.
Pokrenut u lipnju 2012. godine, NuSTAR je prvi fokusirani tvrdi rendgenski teleskop na orbitu Zemlje i prvi teleskop sposoban za izradu karata radioaktivnih elemenata u ostacima supernove.
Pročitajte više o izdanju vijesti o JPL ovdje, a cijelu konferenciju za medije poslušajte ovdje.
* Kako Cas A boravi na 11.000 svjetlosnih godina od Zemlje, stvarni datum supernove bio bi prije oko 11.330 godina. Dajte ili uzmite nekoliko.
