Supernovele sunt unele dintre cele mai energice și puternice evenimente din Universul observabil. Și deși știm că supernovele sunt responsabile de crearea elementelor grele necesare pentru orice, de la planete la oameni până la unelte electrice, oamenii de știință s-au străduit de mult să determine mecanica din spatele prăbușirii subite și exploziei ulterioare a stelelor masive.
Acum, datorită misiunii NuSTAR a NASA, avem primele noastre indicii solide despre ceea ce se întâmplă înainte ca o stea să „boom”.
Imaginea de mai sus arată rămășița supernovei Cassiopeia A (sau Cas A pentru scurt) cu date NuSTAR în albastru și observații ale Observatorului de raze X Chandra în roșu, verde și galben. Este unda de șoc rămasă din explozia unei stele de aproximativ 15 până la 25 de ori mai masivă decât Soarele nostru de acum 330 de ani * și strălucește în diferite lungimi de undă ale luminii în funcție de temperaturi și tipuri de elemente prezente.
Observațiile anterioare cu Chandra au scos la iveală emisiile de raze X provenite de la extinderea cochiliei și a filamentelor de gaz bogat în fier fierbinte în Cas A, dar nu au putut să privească suficient de adânc pentru a avea o idee mai bună despre ceea ce este în interiorul structurii. Abia până la Nrayar Spectroscopic Nuclear Telescope Array de la NASA - NuSTAR către cei din cunoștință - și-a transformat viziunea cu raze X pe Cas A, pentru a putea găsi piesele de puzzle care lipsesc.
Și sunt confecționate din titan radioactiv.
Multe modele au fost realizate (folosind milioane de ore de timp supercomputator) pentru a încerca să explice supernovele cu colaps de bază. Unul dintre cei mai importanti este că steaua a fost distrusă de jeturi puternice care trage de la poli - ceva care este asociat cu explozii de raze gamma și mai puternice (dar concentrate). Dar nu s-a părut că jeturile au fost cauza Cas A, care nu prezintă rămășițe elementare în structurile sale cu jet ... și, în afară de aceasta, modelele care se bazează doar pe jeturi nu au dus întotdeauna la o supernovă plină.
După cum se dovedește, prezența unor grupuri asimetrice de titan radioactiv adânc în interiorul cochiliei Cas A, dezvăluite de radiografii cu energie mare de NuSTAR, indică un proces surprinzător de diferit: o „slăbire” a materialului în cadrul proiectorului stea care a lovit o undă de șoc, în cele din urmă rupându-l.
Urmăriți o animație despre cum se produce acest proces:
Zgâlțâirea, care se produce pe o durată de doar câteva sute de milisecunde - literalmente la clipeala unui ochi - este asemănătoare cu apa clocotită pe o sobă. Când bulele se desprind prin suprafață, aburul erupe.
Numai în acest caz, erupția duce la detonarea nesăbuitor de puternică a unei stele întregi, aruncând o undă de șoc de particule cu energie mare în mediul interstelar și împrăștiat o masă periodică de elemente grele în galaxie.
În cazul Cas A, titanul-44 a fost evacuat, în grupuri care răspund formei asimetriei inițiale de sloshing. NuSTAR a putut imagina și cartografia titanul, care strălucește în radiografie din cauza radioactivității sale (și nu pentru că este încălzit prin extinderea undelor de șoc, ca și alte elemente mai ușoare vizibile pentru Chandra.)
„Până când nu aveam NuSTAR, nu puteam vedea cu adevărat în miezul exploziei”, a spus astronomul Caltech, Brian Grefenstette, în timpul unei teleconferințe NASA din 19 februarie.
„Anterior, a fost greu să interpretăm ce se întâmpla în Cas A, deoarece materialul pe care îl puteam vedea strălucește doar în razele X atunci când este încălzit. Acum, când putem vedea materialul radioactiv, care strălucește în razele X indiferent de ce, obținem o imagine mai completă a ceea ce se întâmplă în miezul exploziei. "
- Brian Grefenstette, autor principal, Caltech
Bine, atât de grozav, zici. NuSTAR de la NASA a găsit strălucirea titanului în resturile unei stele aruncate, Chandra a văzut ceva fier și știm că s-a stins și a „fiert” o fracțiune de secundă înainte de a exploda. Și ce dacă?
„Acum ar trebui să vă pese de asta”, a spus astronomul Robert Kirshner de la Centrul de Astrofizică Harvard-Smithsonian. „Supernovele fabrică elementele chimice, deci dacă ai cumpărat o mașină americană, aceasta nu a fost fabricată în Detroit acum doi ani; atomii de fier din acel oțel au fost fabricați într-o veche explozie de supernova care a avut loc în urmă cu cinci miliarde de ani. Și NuSTAR arată că titanul aflat în șoldul de înlocuire al unchiului tău Jack a fost fabricat și în acea explozie.
„Suntem cu toții stardust, iar NuSTAR ne arată de unde am venit. Inclusiv piesele noastre de schimb. Deci ar trebui să-ți pese de asta ... și la fel și de unchiul tău Jack. "
NuSTAR va putea doar să investigheze doar supernovele cu colaps de bază. Alte tipuri de supernove vor fi examinate de asemenea - în cazul SN2014J, un tip Ia care a fost reperat în M82 în ianuarie, chiar imediat după ce au apărut.
„Știm că acestea sunt un tip de stea pitică albă care detonează”, a declarat respondenta principală a NuSTAR, Fiona Harrison, la Space Magazine în timpul teleconferinței. „Este o veste foarte interesantă ... NuSTAR se uită de câteva săptămâni la [SN2014J] și sperăm să putem spune și ceva despre acea explozie.”
Una dintre cele mai valoroase realizări ale recentelor descoperiri NuSTAR este aceea de a avea un nou set de constrângeri observate de plasat pe viitoarele modele de supernove cu colaps de bază ... ceea ce va ajuta să ofere răspunsuri - și probabil întrebări noi - despre cum explodează stelele, chiar și sute sau mii de ani după ce o fac.
„NuSTAR este știința de pionierat și trebuie să vă așteptați ca atunci când veți obține rezultate noi, va deschide cât mai multe întrebări pe care le răspundeți”, a spus Kirshner.
Lansat în iunie 2012, NuSTAR este primul telescop cu raze X cu focalizare puternică pe orbita Pământului și primul telescop capabil să producă hărți cu elemente radioactive în resturile de supernove.
Citiți mai multe despre comunicatul de știri JPL aici și ascultați aici conferința de presă completă.
* Întrucât Cas A locuiește la 11.000 de ani-lumină de Pământ, data reală a supernovei ar fi acum aproximativ 11.330 de ani. Dați sau luați câteva.
