A szupernóvák a megfigyelhető világegyetem legintenzívebb és legerősebb eseményei. És bár tudjuk, hogy a szupernóvák felelősek a bonyolultaktól az emberekig és az elektromos szerszámokig mindenhez szükséges nehéz elemek létrehozásáért, a tudósok már régóta küzdenek annak meghatározásánál, hogy mi lenne a hatalmas csillagok hirtelen összeomlása és az azt követő robbanás mögött.
A NASA NuSTAR küldetésének köszönhetően első szilárd nyomokat kapunk arra, hogy mi történik, mielőtt egy csillag „fellendül”.
A fenti képen a Cassiopeia A (vagy röviden Cas A) szupernóvamaradvány látható, kék színű NuSTAR-adatokkal, valamint a Chandra Röntgenmegfigyelő Intézet megfigyelései vörös, zöld és sárga színben. Ez az a sokkhullám, amely egy csillag robbanásából maradt, amely kb. 15–25-szer hatalmasabb, mint a Napunk, több mint 330 évvel ezelőtt *, és különböző fényhullámhosszon világít, attól függően, hogy milyen hőmérsékletet és milyen típusú elemeket tartalmaz.
A Chandrával végzett korábbi megfigyelések rámutattak a Cas A meleg, vasban gazdag gázok héjainak és filamentumainak röntgenkibocsátására, ám ezek nem voltak elég mélyek, hogy jobban megértsék a szerkezet belsejét. Csak a NASA Nukleáris Spektroszkópikus Teleszkópos Array-je - ez NuSTAR a hozzátartozók számára - elfordította a röntgenképét a Cas A-n, hogy megtalálják a hiányzó puzzle-darabokat.
És radioaktív titánból készültek.
Számos modell készült (több millió órányi szuperszámítógép-idő felhasználásával), hogy megpróbálják megmagyarázni a központi összeomlású szupernóvákat. Az egyik vezető a csillagot széttépte az oszlopoktól lőgő erős fúvókák - valami, ami még erősebb (de fókuszált) gammasugár-robbanásokhoz kapcsolódik. De nem tűnt úgy, hogy a Cas A esetében a fúvókák okozták meg az elemi maradványokat, amelyek a sugárhajtómű szerkezetén belül nem mutatnak elemeket, ráadásul a kizárólag a fúvókákra támaszkodó modellek nem mindig eredményezték a teljes szupernóvát.
Mint kiderült, a Cas A héjában mélyen lévő aszimmetrikus radioaktív titáncsomók, amelyeket a NuSTAR nagy energiájú röntgenfelvételekben feltártak, meglepően eltérő folyamatra mutatnak: az anyag „lecsúszására” a progenitorban csillag, amely rázkódást indít, és végül elválasztja.
Nézze meg egy animációt arról, hogy ez a folyamat hogyan történik:
A lassulást, amely csupán néhány száz milliszekundum időtartamára fordul elő - szó szerint egy szempillantás alatt - hasonlítják a kályha forrásban lévő vízéhez. Amikor a buborékok áttörnek a felületen, a gőz kitör.
Csak ebben az esetben a kitörés az egész csillag őrülten erőteljes robbanásához vezet, amely nagy energiájú részecskék lökéshullámát robbantja fel a csillagközi közegbe, és periodikus táblát tartalmazó nehéz elemekből szétszórja a galaxist.
A Cas A esetében a titán-44-et az eredeti csúszási aszimmetria alakját tükröző csomókban dobták ki. A NuSTAR képes volt megképezni és leképezni a titánt, amely radioaktivitása miatt röntgenben ragyog (és nem azért, mert a Chandra számára látható más világosabb elemekhez hasonlóan hővel bővíti a hullámhosszúságot).
"Amíg nem voltünk NuSTAR-t, nem tudhattunk volna igazán látni a robbanás lényegét" - mondta Brian Grefenstette, a Caltech csillagászja a NASA február 19-i telefonkonferencia során.
„Korábban nehéz volt értelmezni, hogy mi történik a Cas A-ban, mert az az anyag, amelyet csak röntgenfénnyel ragyogunk fel, amikor felmelegszik. Most, hogy láthatjuk a radioaktív anyagot, amely a röntgenben ragyog, még teljesebb képet kapunk arról, hogy mi történt a robbanás közepén. "
- Brian Grefenstette, vezető szerző, Caltech
Oké, olyan nagyszerű, mondod. A NASA NuSTAR a titán fényét felrobbantotta egy felrobbantott csillag maradékában. Chandra némi vasat látott, és tudjuk, hogy másodperc tört része elcsúszott és „felforrt”, mielőtt felrobbant. És akkor mi van?
"Most érdekelne ez" - mondta Robert Kirshner, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ csillagász. „A szupernóvak készítik a kémiai elemeket, tehát ha egy amerikai autót vásároltál, akkor két évvel ezelőtt nem Detroitban készítették; az acél vasatomjait egy ősi szupernóva robbanás során állították elő, amely öt milliárd évvel ezelőtt történt. És a NuSTAR azt mutatja, hogy a titán, amely Jack bácsi helyettesítő csípőjében van, abban a robbanásban is készül.
„Mindannyian meghökkentő vagyunk, és a NuSTAR megmutatja, honnan jöttünk. Beleértve a pótalkatrészeket. Tehát neked kell törődnöd vele ... és Jack bácsival is.
És a NuSTAR nem csak a mag-összeomlás szupernóváit fogja kivizsgálni. Más típusú szupernóvákat is vizsgálni fogunk - az SN2014J esetében egy Ia típusú, amelyet januárban észleltek az M82-ben, még közvetlenül azok előfordulása után is.
"Tudjuk, hogy ezek egy fehér törpe csillag, amely felrobbant" - válaszolta a NuSTAR vezető kutatója, Fiona Harrison a Space Magazine-nak a telekonferencia során. "Ez nagyon izgalmas hír ... A NuSTAR hetekig nézegette az SN2014J-t, és reméljük, hogy valamit elmondhatunk erről a robbanásról is."
A közelmúltbeli NuSTAR-eredmények egyik legértékesebb eredménye az, hogy új megfigyelt korlátozások vannak a mag-összeomlású szupernóvák jövőbeli modelljeire vonatkozóan, amelyek segítséget nyújtanak - és valószínűleg új kérdéseket - arról, hogy a csillagok felrobbannak akár akár száz vagy ezer felett is. évek múlva.
"A NuSTAR úttörő tudomány, és számítania kell arra, hogy új eredmények elérésekor annyi kérdést nyit meg, amennyit megválaszol" - mondta Kirshner.
A 2012. júniusában elindított NuSTAR az első fókuszáló, kemény röntgen-távcső a Föld körüli pályára, és az első távcső, amely képes a szupernóva maradványaiban lévő radioaktív elemek térképének elkészítéséhez.
Bővebben itt olvashat a JPL sajtóközleményéből, és itt meghallgathatja a teljes sajtótájékoztatót.
* Mivel Cas A 11 000 fényévnyire lakik a Földtől, a szupernóva tényleges időpontja kb. 11.330 évvel ezelőtt lenne. Adj vagy vegyen néhányat.
