Obraz rentgenové observatoře Chandra zbytku supernovy Cassiopeia A. Kredit: NASA / CXC
Zbytek Supernovy Cassiopeia A (Cas A) byl vždy záhadou. Zatímco exploze, která vytvořila tuto supernovu, byla zjevně silnou událostí, vizuální jas výbuchu, ke kterému došlo před více než 300 lety, byl mnohem menší než normální supernova - a ve skutečnosti byla přehlížena ve 16. století - a astronomové nevědí proč. Další záhadou je, zda exploze, která způsobila Cas A, zůstala za neutronovou hvězdou, černou dírou nebo vůbec nic. Ale v roce 1999 astronomové objevili v jádru Cas A neznámý jasný objekt. Nová pozorování pomocí rentgenové observatoře Chandra ukazují, že tento objekt je neutronová hvězda. Ale záhady nekončí: tato neutronová hvězda má uhlíkovou atmosféru. Toto je poprvé, kdy byl tento typ atmosféry detekován kolem tak malého, hustého objektu.
Objekt v jádru je velmi malý - jen asi 20 km široký, což bylo klíčem k jeho identifikaci jako neutronové hvězdy, uvedl Craig Heinke z University of Alberta. Heinke je spoluautorem Wynn Ho z University of Southampton ve Velké Británii na papíře, který se objeví v 5. listopadu vydání časopisu Nature.
"Jediné dva druhy hvězd, o kterých víme, jsou malé neutronové hvězdy a černé díry," řekl Heinke časopisu Space Magazine. "Můžeme vyloučit, že se jedná o černou díru, protože z černých děr nemůže uniknout žádné světlo, takže jakékoli rentgenové paprsky, které vidíme z černých děr, jsou ve skutečnosti z materiálu padajícího do černé díry." Takové rentgenové paprsky by byly velmi variabilní, protože nikdy nevidíte stejný materiál dvakrát, ale nevidíme žádné kolísání jasu tohoto objektu. “
Heinke řekl, že rentgenová observatoř Chandra je jediný dalekohled, který má dostatečně ostré vidění, aby mohl tento objekt pozorovat uvnitř tak jasného zbytku supernovy.
Nejneobvyklejším aspektem této neutronové hvězdy je však její uhlíková atmosféra. Neutronové hvězdy jsou většinou tvořeny neutrony, ale mají na povrchu tenkou vrstvu normální hmoty, včetně tenké - 10 cm - velmi horké atmosféry. Dříve studované neutronové hvězdy mají všechny vodíkové atmosféry, což se očekává, protože intenzivní gravitace neutronové hvězdy rozptyluje atmosféru a na její povrch položí nejlehčí prvek, vodík.
Ale ne s tímto objektem v Cas A.
"Podařilo se nám vyrobit modely pro rentgenové záření neutronové hvězdy s několika různými možnými atmosférami," řekl Heinke v e-mailovém rozhovoru. "Pouze uhlíková atmosféra dokáže vysvětlit všechna data, která vidíme, takže jsme si jisti, že tato neutronová hvězda má uhlíkovou atmosféru, když jsme poprvé viděli jinou neutronovou atmosféru."
Umělecký dojem neutronové hvězdy v Cas A ukazující malý rozsah uhlíkové atmosféry. Atmosféra Země je zobrazena ve stejném měřítku jako neutronová hvězda. Kredit: NASA / CXC / M.Weiss
Jak vysvětlí Heinke a jeho tým nedostatek vodíku a helia na této neutronové hvězdě? Mysli na Cas A jako na dítě.
"Myslíme si, že chápeme, že vzhledem ke skutečně mladému věku tohoto objektu - vidíme to v něžném věku pouhých 330 let ve srovnání s jinými neutronovými hvězdami, které jsou tisíce let staré," řekl. "Během exploze supernovy, která vytvořila tuto neutronovou hvězdu (když se jádro hvězdy zhroutí dolů na objekt velikosti města, s neuvěřitelně vysokou hustotou vyšší než atomová jádra), byla neutronová hvězda zahřátá na vysoké teploty, až na miliardu stupňů. Nyní je ochlazena na několik milionů stupňů, ale myslíme si, že její vysoké teploty postačovaly k vytvoření jaderné fúze na povrchu neutronových hvězd, čímž se vodík a helium spojily s uhlíkem. “
Díky tomuto objevu mají nyní vědci přístup k celému životnímu cyklu supernovy a dozví se více o roli, kterou hvězdy v explozi vesmíru hrají. Například většina nerostů na Zemi je produktem supernov.
"Tento objev nám pomáhá pochopit, jak se neutronové hvězdy rodí při násilných výbuchech supernov," řekl Heinke.
Zdroj: Rozhovor s Craigem Heinkem
