Gwiazda eksplodowała, emitując impuls promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego, który po 350 latach rozświetlił materię międzygwiazdową.
Pewnego razu jądro masywnej gwiazdy zapadło się, tworząc falę uderzeniową, która wybuchła na zewnątrz I rozerwała gwiazdę na strzępy. Gdy fala uderzeniowa dotarła do powierzchni gwiazdy, przebiła ją na wylot, generując krótki, intensywny impuls promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego, który rozproszył się w otaczającej przestrzeni. Około 350 lat później ten impuls światła dotarł do materii międzygwiazdowej, oświetlając ją, ogrzewając i powodując świecenie w podczerwieni.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zaobserwował tę podczerwoną poświatę, ujawniając drobne szczegóły przypominające sęki i zwoje słojów drewna. Obserwacje te pozwalają astronomom po raz pierwszy stworzyć mapę rzeczywistej trójwymiarowej struktury pyłu międzygwiezdnego i gazu (znanego jako ośrodek międzygwiazdowy).
Byliśmy dość zszokowani widząc ten poziom szczegółowości – powiedział Jacob Jencson z Caltech, główny badacz programu naukowego.
Widzimy warstwy jak cebula – dodał Josh Peek z Space Telescope Science Institute w Baltimore, członek zespołu naukowego. Uważamy, że każdy gęsty, zapylony region, który widzimy, a także większość tych, których nie widzimy, wygląda tak w środku. Po prostu nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie zajrzeć do ich wnętrza.
Wykonywanie tomografii komputerowej
Obrazy z kamery Webba NIRCam (Near-Infrared Camera) podkreślają zjawisko znane jako echo świetlne. Echo świetlne powstaje, gdy gwiazda eksploduje, błyskając światłem w otaczające kępy pyłu i powodując ich świecenie w stale rozszerzającym się wzorze. Echa świetlne na widzialnych długościach fal (takie jak te widoczne wokół gwiazdy V838 Monocerotis) są wywołane odbijaniem się światła od materii międzygwiazdowej. Z kolei echa świetlne na falach podczerwonych powstają, gdy pył jest ogrzewany przez promieniowanie energetyczne, a następnie świeci.
Naukowcy namierzyli echo świetlne, które zostało wcześniej zaobserwowane przez niedziałający już Kosmiczny Teleskop Spitzera. Jest to jedno z dziesiątek ech świetlnych zaobserwowanych w pobliżu pozostałości po supernowej Kasjopeja A – pozostałości po gwieździe, która eksplodowała. Echo świetlne pochodzi z niepowiązanego materiału, który znajduje się za Kasjopeja A, a nie z materii, która została wyrzucona podczas eksplozji gwiazdy.
Najbardziej oczywistymi cechami na zdjęciach Webba są ciasno upakowane warstwy. Włókna te wykazują struktury w niezwykle małych skalach wynoszących około 400 jednostek astronomicznych, czyli mniej niż 1/100 roku świetlnego. Dla porównania, orbita Neptuna ma średnicę 60 j.a.
Nie wiedzieliśmy, że ośrodek międzygwiazdowy ma struktury w tak małej skali, nie mówiąc już o tym, że przypomina warstwy – powiedział Peek.
Te przypominające warstwy struktury mogą być pod wpływem międzygwiazdowych pól magnetycznych. Obrazy pokazują również gęste, ciasno zwinięte regiony, które przypominają sęki w słojach drewna. Mogą one reprezentować magnetyczne „wyspy” osadzone w bardziej opływowych polach magnetycznych, które wypełniają ośrodek międzygwiazdowy.
To astronomiczny odpowiednik medycznej tomografii komputerowej – wyjaśnił Armin Rest z STSI, członek zespołu naukowego. Mamy trzy zdjęcia wykonane w trzech różnych momentach, co pozwoli nam zbadać strukturę 3D. To całkowicie zmieni nasz sposób, w jaki badamy ośrodek międzygwiazdowy.
Przyszłe prace
Program naukowy zespołu obejmuje również obserwacje spektroskopowe przy użyciu MIRI (Mid-Infrared Instrument) Webba. Planują oni celować w echo świetlne wiele razy, w odstępie tygodni lub miesięcy, aby zaobserwować, jak ewoluuje ono w miarę mijania.
Możemy zaobserwować ten sam obszar pyłu przed, w trakcie i po jego oświetleniu przez echo i próbować znaleźć wszelkie zmiany w składzie lub stanie cząsteczek, w tym czy niektóre cząsteczki lub nawet najmniejsze ziarna pyłu ulegają zniszczeniu – powiedział Jencson.
Echa świetlne w podczerwieni są również niezwykle rzadkie, ponieważ wymagają szczególnego rodzaju eksplozji supernowej z krótkim impulsem energetycznego promieniowania. Nancy Grace Roman Space Telescope przeprowadzi badania płaszczyzny galaktyki, które mogą znaleźć dowody na dodatkowe echa światła podczerwonego, które Webb będzie mógł zbadać.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: NASA
Na ilustracji: Kasjopeja A z Teleskopu Kosmiczny. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Y. Kim (Univ. of Arizona/Univ. of Chicago)
