Supernovos yra vieni energingiausių ir galingiausių įvykių stebimoje Visatoje. Trumpai apšviečiančios visas galaktikas, jos yra paskutiniai mirštantys žvaigždžių protrūkiai, kelis kartus masyvesni už mūsų Saulę. Ir nors žinome, kad supernovos yra atsakingos už sunkiųjų elementų, reikalingų viskam – nuo planetų iki žmonių iki elektrinių įrankių, kūrimą, mokslininkai ilgai stengėsi nustatyti mechaniką, nulėmusią staigią masyvių žvaigždžių griūtį ir vėlesnį sprogimą.
Dabar NASA dėka NuSTAR misija, turime pirmuosius tvirtus užuominas apie tai, kas vyksta prieš žvaigždės „bumą“.
Viršuje esančiame paveikslėlyje pavaizduota supernovos liekana Cassiopeia A (arba trumpai Cas A) su NuSTAR duomenimis mėlyna spalva ir stebėjimais iš Chandra rentgeno observatorija raudona, žalia ir geltona. Tai smūgio banga, likusi po maždaug 15–25 kartų masyvesnės nei mūsų Saulės žvaigždės sprogimo prieš daugiau nei 330 metų* ir šviečia įvairiais šviesos bangos ilgiais, priklausomai nuo temperatūros ir esamų elementų tipų.
Menininko „NuSTAR“ koncepcija orbitoje. (NASA / JPL-Caltech)
Ankstesni Chandra stebėjimai atskleidė rentgeno spinduliuotę iš besiplečiančių korpusų ir karštų geležies turinčių dujų siūlų Cas A, tačiau jie negalėjo pakankamai giliai įsižiūrėti, kad geriau suprastų, kas yra konstrukcijos viduje. Tik tada, kai NASA branduolinių spektroskopinių teleskopų matrica – žinantiems tai yra NuSTAR – savo rentgeno viziją nukreipė į Cas A, kad būtų galima rasti trūkstamas dėlionės dalis.
Ir jie pagaminti iš radioaktyvaus titano.
Buvo sukurta daug modelių (naudojant milijonus valandų superkompiuterio laiko), kad būtų galima paaiškinti branduolio žlugimo supernovas. Viena iš pirmaujančių žvaigždę suplėšė galingais purkštukais, šaudančiomis iš jos ašigalių – tai susiję su dar galingesniais (bet sutelktais) gama spindulių pliūpsniais. Tačiau neatrodė, kad dėl Cas A, kurio purkštukų struktūrose nėra elementų liekanų, priežastis buvo purkštukai, be to, modeliai, besiremiantys vien tik purkštukais, ne visada lėmė visapusišką supernovą.
Pasirodo, asimetriški radioaktyvaus titano gumulėliai, esantys giliai Cas A apvalkaluose, kuriuos atskleidė NuSTAR didelės energijos rentgeno spinduliai, rodo stebėtinai skirtingą procesą: medžiagos „išsiliejimą“ pirmtakuose. žvaigždė, kuri sukelia smūgio bangą ir galiausiai ją suardo.
Žiūrėkite animaciją, kaip vyksta šis procesas:
Slydimas, kuris įvyksta vos per porą šimtų milisekundžių – tiesiog akies mirksniu – prilyginamas verdančiam vandeniui ant viryklės. Kai burbuliukai prasiskverbia pro paviršių, išsiveržia garai.
Tik šiuo atveju išsiveržimas veda prie beprotiškai galingos visos žvaigždės detonacijos, išsprogdindamas didelės energijos dalelių smūgio bangą į tarpžvaigždinę terpę ir išsklaidydamas periodinę sunkiųjų elementų lentelę į galaktiką.
Cas A atveju titanas-44 buvo išmestas gumulėliais, kurie atkartoja pradinę slydimo asimetriją. NuSTAR sugebėjo atvaizduoti ir susieti titaną, kuris rentgeno spinduliuose šviečia dėl savo radioaktyvumo (o ne todėl, kad jį šildo besiplečiančios smūginės bangos, kaip ir kiti lengvesni elementai, kuriuos mato Chandra).
„Kol neturėjome NuSTAR, iš tikrųjų negalėjome pamatyti sprogimo šerdies“, – sakė Caltech astronomas Brianas Grefenstetas per NASA telekonferenciją vasario 19 d.
Priešsupernovinės žvaigždės Cassiopeia A iliustracija. Manoma, kad jos sluoksniai buvo „apsukti į išorę“ prieš pat jai sprogstant. (NASA / CXC / M.Weiss)
„Anksčiau buvo sunku suprasti, kas vyksta Cas A, nes medžiaga, kurią galėjome matyti, šviečia tik rentgeno spinduliuose, kai ji įkaista. Dabar, kai matome radioaktyviąją medžiagą, kuri šviečia rentgeno spinduliuose, kad ir kas būtų, gauname išsamesnį vaizdą apie tai, kas vyko sprogimo centre.
– Brianas Grefenstetas, pagrindinis autorius, Caltech
Gerai, taip puiku, sakai. NASA NuSTAR aptiko titano švytėjimą susprogdintos žvaigždės liekanose, Čandra pamatė šiek tiek geležies, ir mes žinome, kad ji sekundės dalelę prieš sprogdama subliuško ir „užvirė“. Tai kas?
„Dabar jums tai turėtų rūpėti“, – sakė astronomas Robertas Kirshneris iš Harvardo-Smithsonian astrofizikos centro. „Supernovos gamina cheminius elementus, todėl jei pirkote amerikietišką automobilį, jis nebuvo pagamintas Detroite prieš dvejus metus; tame pliene esantys geležies atomai buvo pagaminti per senovinį supernovos sprogimą, įvykusį prieš penkis milijardus metų. Ir NuSTAR rodo, kad titanas, esantis jūsų dėdės Džeko pakaitiniame klube, taip pat buvo pagamintas per tą sprogimą.
„Mes visi esame žvaigždžių dulkės, o „NuSTAR“ mums parodo, iš kur mes atėjome. Įskaitant mūsų atsargines dalis. Taigi jums tai turėtų rūpėti... ir jūsų dėdei Džekui taip pat turėtų rūpėti.
Ir „NuSTAR“ galės ištirti ne tik branduolio žlugimo supernovas. Taip pat bus kruopščiai tikrinamos ir kitų tipų supernovos – SN2014J atveju a Ia tipas kad buvo pastebėta M82 sausį , net iškart po jų atsiradimo.
„Mes žinome, kad tai yra baltosios nykštukės žvaigždės, kurios detonuoja“, – telekonferencijos metu „Universe Today“ atsakė „NuSTAR“ pagrindinė tyrėja Fiona Harrison. „Tai labai įdomios naujienos... NuSTAR jau kelias savaites ieškojo [SN2014J] ir tikimės, kad galėsime ką nors pasakyti ir apie tą sprogimą.
Ankstesnis vaizdas su Chandra (kairėje, viduryje) derinamas su naujais duomenimis iš NuSTAR (dešinėje), kad būtų sukurtas pilnas supernovos likučio vaizdas. (NASA / JPL-Caltech / CXC / SAO)
Vienas iš vertingiausių naujausių NuSTAR atradimų laimėjimų yra naujas pastebėtų apribojimų rinkinys, taikytinas būsimiems branduolių žlugimo supernovų modeliams..., kurie padės rasti atsakymus ir galimus naujus klausimus apie tai, kaip sprogsta žvaigždės, net šimtai ar tūkstančiai. praėjus metams po to, kai jie tai padaro.
„NuSTAR yra novatoriškas mokslas, ir jūs turite tikėtis, kad kai gausite naujų rezultatų, atsiras tiek klausimų, kiek atsakysite“, – sakė Kirshneris.
2012 m. birželio mėn. paleistas NuSTAR yra pirmasis fokusuojantis kietasis rentgeno teleskopas, skriejantis aplink Žemę, ir pirmasis teleskopas, galintis sudaryti radioaktyviųjų elementų žemėlapius supernovų liekanose.
Skaitykite daugiau apie JPL naujienų pranešimą čia ir klausykite visos spaudos konferencijos čia .
*Kadangi Cas A yra 11 000 šviesmečių nuo Žemės, tikroji supernovos data būtų maždaug prieš 11 330 metų. Duok arba imk keletą.