Суперновите са едни от най-енергичните и мощни събития в наблюдателната Вселена. И макар да знаем, че свръхновите са отговорни за създаването на тежките елементи, необходими за всичко - от планети до хора до електроинструменти, учените отдавна се борят за определяне на механиката зад внезапния срив и последващата експлозия на масивни звезди.
Сега, благодарение на мисията на НАСА NuSTAR, имаме първите си солидни улики за това, което се случва, преди дадена звезда да започне да се развива.
Изображението по-горе показва остатъка от свръхнова касиопея А (или Cas A за кратко) с NuSTAR данни в синьо и наблюдения от рентгеновата обсерватория Чандра в червено, зелено и жълто. Това е ударната вълна, останала от експлозията на звезда, около 15 до 25 пъти по-масивна от нашето Слънце преди 330 години *, и свети в различни дължини на вълната на светлината в зависимост от температурите и типовете елементи.
Предишни наблюдения с Чандра показаха рентгенови емисии от разширяващи се черупки и нишки горещ богат на желязо газ в Кас А, но те не можаха да надникнат достатъчно дълбоко, за да получат по-добра представа за това какво е в структурата. Едва през ядрения спектроскопичен телескоп на НАСА - това е NuSTAR за тези, които знаят - не направи рентгеновото си зрение на Cas A, че липсващите парчета пъзел могат да бъдат намерени.
И са направени от радиоактивен титан.
Направени са много модели (използващи милиони часове свръхкомпютърно време), за да се опитат да обяснят свръхновите срив на ядрото. Една от водещите е, че звездата се е разкъсала от мощни джетове, стрелящи от полюсите си - нещо, което е свързано с още по-мощни (но съсредоточени) изблици на гама-лъчи. Но не изглежда, че самолетите са причината за Cas A, който не проявява елементарни останки в своите струйни структури ... и освен това, моделите, разчитащи само на самолети, не винаги водят до пълноценна супернова.
Както се оказва, наличието на асиметрични струпвания на радиоактивен титан дълбоко в черупките на Cas A, разкрити при високоенергийни рентгенови лъчи от NuSTAR, сочат за изненадващо различен процес при игра: „разпръскване“ на материал в прародителя. звезда, която стартира ударна вълна, в крайна сметка я разкъсва.
Гледайте анимация за това как протича този процес:
Плъзгането, което се случва за период от няколко сто милисекунди - буквално в миг на око - се оприличава на вряща вода на печка. Когато мехурчетата пробият повърхността, парата изригва.
Само в този случай изригването води до безумно мощната детонация на цяла звезда, взривяване на ударна вълна от високоенергийни частици в междузвездната среда и разпръскване на периодична маса от тежки елементи в галактиката.
В случай на Cas A, титан-44 беше изхвърлен на бучки, които отекват формата на оригиналната асиметрия на разрязване. NuSTAR успя да изобрази и картографира титана, който свети в рентгена поради своята радиоактивност (а не защото се нагрява чрез разширяване на ударните вълни, подобно на други по-леки елементи, видими за Чандра.)
„Докато не разполагахме с NuSTAR, ние наистина не можахме да видим в сърцевината на експлозията“, казва астрономът на Калтех Брайън Грефенщат по време на телеконференцията на НАСА на 19 февруари.
„Преди това беше трудно да се тълкува какво се случва в Cas A, тъй като материалът, който можем да видим, свети само при рентгенови лъчи, когато е загрял. Сега, когато можем да видим радиоактивния материал, който свети в рентгенови лъчи, независимо от всичко, ние получаваме по-пълна картина за това какво се случва в основата на експлозията. "
- Брайън Грефенщате, водещ автор, Caltech
Добре, толкова страхотно, казвате. NuSTAR на НАСА е открил сиянието на титан в остатъците на взривена звезда, Чандра видя някакво желязо, а ние знаем, че се е разпаднало и е „сварило“ частица от секундата, преди да избухне. И какво?
„Сега трябва да се интересувате от това“, каза астрономът Робърт Киршнер от Харвард-Смитсонианския център за астрофизика. „Свръхновите създават химическите елементи, така че ако сте закупили американска кола, тя не е направена в Детройт преди две години; железните атоми в тази стомана са произведени при древна експлозия на свръхнова, станала преди пет милиарда години. И NuSTAR показва, че титанът, който е в заместващия тазобедреник на вашия чичо Джак, е направен и в тази експлозия.
„Всички сме звезден прах и NuSTAR ни показва откъде сме дошли. Включително нашите резервни части. Така че трябва да се интересувате от това ... и вашият чичо Джак. "
И NuSTAR ще може да изследва не само свръхновите срив на ядрото. Ще бъдат разгледани и други видове свръхнови - в случая на SN2014J, тип Ia, който беше забелязан през M82 през януари, дори веднага след появата им.
„Знаем, че те са тип бяла звезда-джудже, която детонира“, главният изследовател на NuSTAR Фиона Харисън отговори пред сп. „Спейс“ по време на телеконференцията. "Това е много вълнуваща новина ... NuSTAR разглежда [SN2014J] седмици наред и се надяваме да можем да кажем нещо и за тази експлозия."
Едно от най-ценните постижения на последните резултати от NuSTAR е наличието на нов набор от наблюдавани ограничения върху бъдещите модели на свръхновите срив на ядрото ..., които ще помогнат да се дадат отговори - и вероятно нови въпроси - за това как звездите избухват, дори стотици или хиляди на години след това.
„NuSTAR е новаторска наука и трябва да очаквате, че когато получите нови резултати, тя ще отвори толкова въпроси, колкото отговорите“, каза Киршнер.
Стартиран през юни 2012 г., NuSTAR е първият фокусиращ твърд рентгенов телескоп за орбита на Земята и първият телескоп, способен да произвежда карти на радиоактивни елементи в остатъци от свръхнови.
Прочетете повече за съобщението за новините на JPL тук и чуйте пълната пресконференция тук.
* Тъй като Cas A пребивава на 11 000 светлинни години от Земята, действителната дата на свръхновата ще бъде преди около 11 330 години. Дайте или вземете няколко.
