Когато звездите достигнат края на жизнения си цикъл, мнозина ще взривят външните си слоеве при експлозивен процес, известен като свръхнова. Докато астрономите са научили много за това явление, благодарение на сложни инструменти, които са в състояние да ги изучават в много дължини на вълната, все още има много неща, които не знаем за свръхновите и техните останки.
Например, все още има нерешени въпроси относно механизмите, които захранват получените ударни вълни от свръхнова. Международен екип от изследователи обаче наскоро използва данни, получени от рентгеновата обсерватория Чандра на близка супернова (SN1987A) и нови симулации за измерване на температурата на атомите в получената ударна вълна.
Изследването, озаглавено „Без сблъсък шоково загряване на тежки йони в SN 1987A“, наскоро се появи в научното списание Nature. Екипът беше ръководен от Марко Мицели и Салваторе Орландо от Университета в Палермо, Италия, и беше съставен от членове от Националния институт по астрофизика (INAF), Института за приложни проблеми по механика и математика и от Пенсилвания и от Северозападния университет ,
За целите на своето проучване екипът комбинира наблюденията на Чандра на SN 1987A със симулации за измерване на температурата на атомите в ударната вълна на свръхновата. По този начин екипът потвърди, че температурата на атомите е свързана с атомното им тегло, резултат, който отговаря на дългогодишен въпрос относно ударните вълни и механизмите, които ги захранват.
Както Дейвид Бърроуз, професор по астрономия и астрофизика в щата Пен и съавтор на проучването, заяви в съобщение за печата на Пен щата:
„Експлозиите на Супернова и техните останки осигуряват космически лаборатории, които ни позволяват да изследваме физиката в екстремни условия, които не могат да бъдат дублирани на Земята. Съвременните астрономически телескопи и уреди, както наземни, така и космически, ни позволиха да извършим подробни проучвания на остатъци от свръхнови в нашата галактика и близките галактики. Редовно наблюдавахме остатъка от свръхнова SN1987A, използвайки рентгеновата обсерватория Чандра, най-добрият рентгенов телескоп в света, тъй като малко след пускането на Чандра през 1999 г. и използвахме симулации, за да отговорим на дългогодишни въпроси относно ударните вълни. "
Когато по-големите звезди претърпят гравитационен срив, получената експлозия изтласква материала навън със скорост до една десета от скоростта на светлината, изтласквайки ударните вълни в околния междузвезден газ. Когато ударната вълна среща бавно движещия се газ около звездата, вие имате „ударната фронта“. Тази преходна зона загрява хладния газ до милиони градуси и води до излъчване на рентгенови лъчи, които могат да се наблюдават.
От известно време астрономите се интересуват от този регион на ударната вълна на свръхнова, тъй като тя бележи прехода между експлозивната сила на умираща звезда и заобикалящия я газ. Както Бъроуз оприличи:
„Преходът е подобен на този, наблюдаван в кухненска мивка, когато високоскоростен поток вода се удря в мивката, като тече гладко навън, докато рязко скочи във височина и стане бурен. Ударните фронтове са проучени задълбочено в земната атмосфера, където се срещат в изключително тесен регион. Но в космоса шоковите преходи са постепенни и може да не засегнат атомите на всички елементи по един и същи начин. "
Изследвайки температурите на различни елементи зад ударния фронт на свръхновата, астрономите се надяват да подобрят нашето разбиране за физиката на шоковия процес. Въпреки че се очаква температурите на елементите да са пропорционални на атомното им тегло, получаването на точни измервания беше трудно. Предишните проучвания не само доведоха до противоречиви резултати, но и не успяха да включат тежките елементи в своите анализи.
За да се справи с това, екипът разгледа Supernova SN1987A, която се намира в Големия Магеланов облак и за пръв път става очевидна през 1987 г. Освен че е първата свръхнова, която е била видима с просто око след Супернова на Kepler (1604), тя е била първо да се изучава във всички дължини на вълната на светлината (от радиовълни до рентгенови лъчи и гама вълни) със съвременни телескопи.
Докато предишните модели на SN 1987A обикновено са разчитали на единични наблюдения, изследователският екип използва триизмерни числени симулации, за да покаже еволюцията на свръхновата. След това те сравняват тези с рентгенови наблюдения, предоставени от Чандра, за точно измерване на атомните температури, което потвърждава техните очаквания.
„Вече можем да измерим точно температурите на елементите, тежки като силиций и желязо, и показахме, че те наистина следват връзката, че температурата на всеки елемент е пропорционална на атомното тегло на този елемент“, каза Бъроуз. „Този резултат урежда важен въпрос в разбирането на астрофизичните ударни вълни и подобрява нашето разбиране за шоковия процес.“
Това последно проучване представлява значителна стъпка за астрономите, като ги доближава до разбирането на механиката на свръхнова. Отключвайки техните тайни, ние заставаме да научим повече за процес, който е основен за космическата еволюция, а именно как смъртта на звездите се отразява на заобикалящата Вселена.
