Supernovy jsou některé z nejaktivnějších a nejsilnějších událostí v pozorovatelném vesmíru. A zatímco víme, že supernovy jsou zodpovědné za vytváření těžkých prvků nezbytných pro všechno od planet po lidi až po elektrické nářadí, vědci se dlouho snažili určit mechaniku za náhlým kolapsem a následným výbuchem hmotných hvězd.
Nyní díky misi NuSTAR NASA máme první solidní vodítka k tomu, co se stane, než hvězda „vzkvétá“.
Obrázek nahoře ukazuje zbytek supernovy Cassiopeia A (nebo zkráceně Cas A) s daty NuSTAR v modré barvě a pozorování z rentgenové observatoře Chandra v červené, zelené a žluté. Je to rázová vlna, která zůstala po explozi hvězdy asi 15 až 25krát hmotnější než naše Slunce před více než 330 lety *, a září v různých vlnových délkách světla v závislosti na teplotách a typech přítomných prvků.
Předchozí pozorování s Chandrou odhalila rentgenové emise z rozšiřujících se skořápek a nekonečných vláken horkého plynu bohatého na železo v Cas A, ale nemohly být dostatečně hluboké, aby získali lepší představu o tom, co je uvnitř struktury. Teprve v případě jaderného spektroskopického dalekohledu NASA - to je NuSTAR pro ty, kdo to vědí - změnilo rentgenové vidění na Cas A, aby bylo možné najít chybějící dílky puzzle.
Jsou vyrobeny z radioaktivního titanu.
Bylo vyvinuto mnoho modelů (používajících miliony hodin superpočítačového času), aby se pokusily vysvětlit supernovy jádra a kolaps. Jeden z předních má hvězdu roztrhanou silnými tryskami vystřelujícími z jejích pólů - něco, co je spojeno s ještě silnějšími (ale soustředěnými) výbuchy gama paprsků. Nezdálo se však, že trysky byly příčinou u případu A, který nevystavuje elementární pozůstatky v jeho proudových strukturách ... a kromě toho modely, které se spoléhají pouze na trysky, nevedly vždy k plně rozvinuté supernově.
Ukázalo se, že přítomnost asymetrických shluků radioaktivního titanu hluboko ve skořápkách Cas A, odhalených ve vysokoenergetických rentgenových paprskech NuSTARem, ukazuje na překvapivě odlišný proces ve hře: „rozbíjení“ materiálu v progenitoru hvězda, která odstartuje rázovou vlnu a nakonec ji roztrhne.
Sledujte animaci, jak tento proces probíhá:
Dráždění, ke kterému dochází v časovém úseku pouhých pár set milisekund - doslova v mrknutí oka - je přirovnáváno k vroucí vodě na sporáku. Když bubliny proniknou povrchem, pára propukne.
Pouze v tomto případě erupce vede k šíleně silné detonaci celé hvězdy, která vystřelí rázovou vlnu vysokoenergetických částic do mezihvězdného média a rozptýlí periodickou tabulku těžkých prvků do galaxie.
V případě Cas A byl titan-44 vypuzen do shluků, které odrážejí tvar původní drážkové asymetrie. Společnost NuSTAR dokázala obraz a mapovat titan, který svítí v rentgenovém záření, kvůli jeho radioaktivitě (a ne proto, že je zahřívána rozšiřujícími se rázovými vlnami, jako jiné lehčí prvky viditelné pro Chandru.)
"Dokud nebudeme mít NuSTAR, nemůžeme opravdu vidět dolů do jádra exploze," řekl astronom Caltech Brian Grefenstette během telekonference NASA 19. února.
"Dříve bylo těžké interpretovat, co se dělo v Cas A, protože materiál, který jsme viděli jen v rentgenových paprscích, když je zahřátý." Nyní, když vidíme radioaktivní materiál, který v rentgenových paprscích svítí bez ohledu na to, získáváme úplnější představu o tom, co se dělo v jádru exploze. “
- Brian Grefenstette, hlavní autor, Caltech
Dobře, skvěle, říkáte. NuSTAR NASA našel záři titanu ve zbytcích vyhozené hvězdy, Chandra viděl nějaké železo, a víme, že se rozpadl a „uvařil“ zlomek sekundy, než explodoval. No a co?
"Teď byste se o to měli starat," řekl astronom Robert Kirshner z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku. "Supernovy vyrábějí chemické prvky, takže pokud jste si koupili americké auto, nebylo to vyrobeno v Detroitu před dvěma lety; atomy železa v této oceli byly vyrobeny ve starém výbuchu supernovy, ke kterému došlo před pěti miliardami let. A NuSTAR ukazuje, že titan, který je v náhradním kyčle vašeho strýce Jacka, byl vyroben také v této explozi.
"Všichni jsme stardust a NuSTAR nám ukazuje, odkud jsme přišli." Včetně našich náhradních dílů. Takže byste se o to měli zajímat ... a stejně tak i váš strýček Jack. “
A nejde jen o supernovy sbalení jádra, které bude NuSTAR schopen prozkoumat. Budou prozkoumány i jiné typy supernov - v případě SN2014J, typ Ia, který byl spatřen v lednu M82, a to i poté, co k nim dojde.
"Víme, že se jedná o typ bílé trpasličí hvězdy, která vybuchne," odpověděla během telekonference hlavní vyšetřovatelka NuSTAR Fiona Harrisonová na Space Magazine. "To je velmi vzrušující zpráva ... NuSTAR se díval na [SN2014J] týdny a doufáme, že budeme moci také něco říci o této explozi."
Jeden z nejcennějších úspěchů nedávných zjištění NuSTAR spočívá v nové sadě pozorovaných omezení, která je třeba klást na budoucí modely supernov typu core-collapse… což pomůže poskytnout odpovědi - a pravděpodobně nové otázky - o tom, jak hvězdy explodují, dokonce stovky či tisíce po letech.
"NuSTAR je průkopnickou vědou a musíte očekávat, že když získáte nové výsledky, otevře se tolik otázek, kolik zodpovíte," řekl Kirshner.
NuSTAR byl uveden do provozu v červnu 2012 a je prvním zaostřovacím tvrdým rentgenovým dalekohledem na oběžné dráze Země a prvním dalekohledem, který je schopen vytvářet mapy radioaktivních prvků ve zbytcích supernovy.
Přečtěte si více o tiskové zprávě JPL zde a poslouchejte celou tiskovou konferenci zde.
* Protože Cas A sídlí od Země 11 000 světelných let, skutečné datum supernovy bude asi před 11 330 lety. Dejte nebo vezměte pár.
