Najpierw się rozlewa, a potem rozpada. NASA pokazuje, jak wybucha supernowa

Umieszczony na satelicie NASA teleskop NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) to instrument prowadzący obserwacje wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego. Na podstawie jego pomiarów stworzono pierwszą mapę radioaktywnych materiałów w pozostałości po supernowej. Na przykładzie konkretnego obiektu - pozostałości po supernowej oznaczonej jako Cassiopeia A (Cas A) pokazuje ona, jak dokładnie przebiegają ostatnie etapy umierania masywnej gwiazdy.

- Gwiazdy to kule gazu, więc można by pomyśleć, że gdy skończy się ich życie i wybuchną, to te eksplozje będą przypominać jednolite piłki rozciągające się z wielką mocą - powiedziała Fiona Harrison, główna badaczka projektu NuSTAR w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym (Caltech).

- Nowe wyniki badań pokazują, że serce czy też silnik takiej eksplozji ulega zniekształceniu, prawdopodobnie dlatego, że wewnętrzne obszary dosłownie rozlewają się przed wybuchem - wyjaśniała.

Obiekt Cas A powstał, kiedy masywna gwiazda wybuchła jako supernowa, pozostawiając gęste pozostałości gwiazdy i wyrzucone szczątki gwiezdnej materii. Obserwujemy te obiekty jako jeszcze młode, bo światło tej eksplozji dotarło do Ziemi kilkaset lat temu.

Eksplozje supernowych "rozsiewają" we Wszechświecie różne pierwiastki, również te, które znamy z codziennego życia i najbliższego otoczenia, jak złoto, wapń czy żelazo. W takich wybuchach kończą życie gwiazdy o masach większych co najmniej osiem razy od masy naszego Słońca - te podobne do niego umierają w mniej gwałtowny sposób. Wysokie temperatury towarzyszące supernowej i cząstki wytworzone w jej eksplozji scalają ze sobą lżejsze pierwiastki.

NuSTAR jest pierwszym teleskopem, który potrafi mapować radioaktywne pierwiastki w pozostałościach supernowej. W przypadku Cas A jest nim izotop 44 tytanu o niestabilnym jądrze powstałym w sercu eksplodującej gwiazdy. Mapa stworzona przez NuSTAR pokazuje skupiska tytanu w centrum obiektu i wskazuje prawdopodobne rozwiązanie zagadki tego, jak dochodzi do śmierci gwiazdy zakończonej wybuchem supernowej.

Kiedy naukowcy przeprowadzili komputerowe symulacje eksplozji supernowej jako zapadnięcia się masywnej gwiazdy, na tych modelach główna fala uderzeniowa wygasała, nie niszcząc ostatecznie umierającego obiektu. Najnowsze badania wyraźnie wskazują, że wybuchająca gwiazda dosłownie się rozlała, co ponownie naładowało energią gasnącą falę uderzeniową, umożliwiając ostateczne rozsadzenie zewnętrznych powłok gwiazdy.

- Dzięki NuSTAR mamy nowe kryminalistyczne narzędzie do prześledzenia eksplozji - opisał obrazowo pracę z tym instrumentem Brian Grefenstette z Caltech, główny autor publikacji w czasopiśmie "Nature" przedstawiającej najnowsze odkrycia naukowców pracujących przy projekcie NuSTAR.

- Wcześniej trudno było zinterpretować to, co się działo w Cas A, bo materiał, który możemy obserwować, świeci w promieniach X tylko kiedy jest rozgrzany. Teraz widzimy go niezależnie od wszystkiego. Uzyskujemy coraz bardziej kompletny obraz tego, co dzieje się w centrum eksplozji - dodał.

Sporządzona na podstawie danych z NuSTAR mapa podważa również takie dotychczasowe modele eksplozji supernowych, w których gwiazda szybko wiruje tuż przed swoją śmiercią i wypuszcza wąskie strumienie gazu, które napędzają gwiezdny wybuch. Takie dżety zaobserwowano też wokół Cas A, jednak ne potwierdzono, że to one wywołały eksplozję. NuSTAR nie znalazł tytanu - który naukowcy określają "radioaktywnym popiołem po wybuchu" - na obszarach, gdzie wcześniej zlokalizowano strumienie gazu. Dlatego zdaniem badaczy nie można ich uznać za wyzwalacz eksplozji.

Chociaż Cas A, to pozostałość po gwiieździe, której umieranie rozegrało się na niebie wieki temu, ten obiekt nadal jest intrygujący dla naukowców, którzy będą kontynuować jego badania. - Po to zbudowaliśmy NuSTAR - żeby odkrywać rzeczy, których nie wiedzieliśmy i których nie oczekiwaliśmy, o wysokoenergetycznym Wszechświecie - podsumował Paul Hertz, dyrektor działu astrofizyki NASA.

Autor: js/mj / Źródło: NASA