Astronomowie po raz pierwszy zajrzeli do wnętrza wybuchającej gwiazdy pod koniec jej istnienia. Udało się tego dokonać obserwującemu w zakresie promieniowania rentgenowskiemu satelicie NuSTAR. Dzięki niemu, po raz pierwszy możliwe stanie się zbadanie niedostępnych do tej pory zjawisk zachodzących podczas eksplozji jądra gwiazdy. NuSTAR stworzył mapę radioaktywnego tytanu w pozostałości po wybuchu supernowej w gwiazdozbiorze Kasjopei mającego miejsce w 1671 roku.
Ta znana pozostałość po wybuchu supernowej była obserwowana w przeszłości przez naukowców w zakresie promieniowania optycznego, podczerwonego oraz rentgenowskiego, ale najnowsze obserwacje ujawniły, jak pozostałości gwiazdy zderzyły się z otaczającym je gazem i pyłem tworząc przy tym falę uderzeniową, w której to materia została ogrzana.
Na podstawie obserwacji NuSTARa po raz pierwszy powstał obraz emisji w zakresie wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego z materii utworzonej w jądrze eksplodującej gwiazdy - radioaktywnego izotopu tytanu 44. Izotop ten został wyprodukowany w jądrze gwiazdy, w momencie, gdy ta zapadała się do stadium gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury.
Na podstawie tych informacji naukowcy są w stanie budować trójwymiarowe modele komputerowe wybuchających gwiazd i dzięki temu próbować zrozumieć mechanizmy fizyczne zachodzące w ich wnętrzach. Gwiazdy to sferyczne kule gazu, więc wydawałoby się, że gdy kończą życie, wybuchają, a ta eksplozja przypomina wielką piłkę rozszerzającą się z ogromną mocą. Obserwacje NuSTARa pokazały jednak, że serce eksplozji jest zniekształcone.
Kasjopeja A jest odległą od Ziemi o 11 000 lat świetlnych, najlepiej zbadaną jak dotąd pozostałością po wybuchu supernowej. Rozszerzający się obłok materii stanowiący pozostałość po wybuchu ma aktualnie promień około 10 lat świetlnych. Pierwsze światło z pozostałości zaobserwowano najprawdopodobniej ponad 300 lat temu.
Dotychczasowe obserwacje żelaza w falach uderzeniowych powstających w pozostałościach po wybuchu sugerowały naukowcom, że wybuch jest symetryczny. Okazuje się jednak, że badacze nie mają pewności, czy żelazo wyprodukowane zostało w pozostałościach po wybuchu czy też stało częścią gwiazdy podczas jej formowania.
Nowe obserwacje zaowocowały mapą tytanu 44, którego rozkład nie pasuje do uzyskanego wcześniej rozkładu żelaza. Oba pierwiastki produkowane są w tym samym miejscu we wnętrzu gwiazdy. Dlatego naukowcy sugerują, że zaobserwowany wcześniej przez Chandrę rozkład żelaza nie odzwierciedla rozkładu elementów powstałych w wyniku wybuchu, lecz znacznie wcześniej.
NuSTAR będzie kontynuować obserwacje radioaktywnego tytanu 44 dla innych pozostałości po wybuchach supernowych, tak aby sprawdzić czy efekt widoczny jest w innych przypadkach. Spośród wszystkich pozostałości po wybuchu supernowych badane będą tylko te, które spełniają odpowiednie warunki: muszą znajdować się odpowiednio blisko Ziemi oraz być dostatecznie młode, by możliwa była detekcja tytanu 44, którego czas połowicznego zaniku wynosi 60 dni.
Czytaj więcej:
- Artykuł: Asymmetries in core-collapse supernovae from maps of radioactive 44Ti in Cassiopeia A. Nature, 2014; 506 (7488): 339 DOI: 10.1038/nature12997
Źródło: Alicja Wierzcholska | sciencedaily.com
Na zdjęciu: Pozostałość po wybuchu supernowej Cas A. Mapa powstała z nałożenia obrazów uzyskanych w zakresie promieniowania rentgenowskiego przez satelity Chandra i NuSTAR. Kolor czerwony i zielony wskazuje obszary obserwowane przez Chandrę (rozgrzane żelazo, magnez i krzem). Kolor niebieski uwidacznia rozkład tytanu zaobserwowany przez NuSTAR. Źródło: NASA/NuSTAR
(Tekst ukazał się pierwotnie w Serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
