Supernovas ir daži no enerģiskākajiem un spēcīgākajiem notikumiem novērojamajā Visumā. Un, lai gan mēs zinām, ka supernovas ir atbildīgas par smago elementu radīšanu, kas nepieciešami visam, sākot no planētām līdz cilvēkiem un beidzot ar elektroinstrumentiem, zinātnieki ilgi cīnījās, lai noteiktu mehāniku, kas ir pēkšņa masveida zvaigžņu sabrukuma un sekojoša eksplozijas pamatā.
Tagad, pateicoties NASA misijai NuSTAR, mums ir savi pirmie cēloņi tam, kas notiek pirms zvaigznes “uzplaukuma”.
Augšējā attēlā redzama supernovas paliekas Cassiopeia A (vai īsumā Cas A) ar NuSTAR datiem zilā krāsā un Chandra rentgena observatorijas novērojumiem sarkanā, zaļā un dzeltenā krāsā. Tas ir triecienvilnis, kas palicis no zvaigznes sprādziena, kas ir apmēram 15 līdz 25 reizes masīvāka nekā mūsu Saule pirms vairāk nekā 330 gadiem *, un tas spīd dažādos gaismas viļņu garumos atkarībā no temperatūras un esošo elementu veida.
Iepriekšējie novērojumi ar Chandra atklāja rentgena starojumu no paplašinātiem karstā ar dzelzi bagātajiem gāzes apvalkiem un pavedieniem Cas A, taču tie nevarēja būt pietiekami dziļi, lai iegūtu labāku priekšstatu par struktūras iekšpusi. Tikai tad, kad NASA kodolspektroskopiskā teleskopa masīvs - tas ir NuSTAR tiem, kas ir zināmi - pagrieza savu rentgenstaru redzējumu uz Cas A, lai varētu atrast pazudušos mīkla gabalus.
Un tie ir izgatavoti no radioaktīva titāna.
Ir izstrādāti daudzi modeļi (izmantojot miljoniem stundu superdatora laika), lai mēģinātu izskaidrot kodolu sabrukuma supernovas. Vienā no vadošajām zvaigznēm ir noplīsusi spēcīga sprausla, kas izšauj no saviem stabiem - kaut kas saistīts ar vēl jaudīgākiem (bet fokusētiem) gamma staru pārrāvumiem. Tomēr nešķita, ka Cas A izraisīja sprauslas, kurām nav raksturīgu elementu palieku tās reaktīvo konstrukcijās ... un turklāt modeļi, kas paļaujas tikai uz sprauslām, ne vienmēr izraisīja pilnvērtīgu supernovu.
Kā izrādās, radioaktīvā titāna asimetrisko izciļņu klātbūtne dziļi Cas A apvalkos, ko NuSTAR atklāja ar augstas enerģijas rentgena stariem, norāda uz pārsteidzoši atšķirīgu spēles procesu: materiāla “izskalošanos” priekštecē zvaigzne, kas sāk triecienvilni, galu galā to saplēšot.
Noskatieties animāciju, kā notiek šis process:
Izslīdēšana, kas notiek tikai dažu simtu milisekundžu laikā - burtiski acs mirklī - tiek pielīdzināta verdošam ūdenim uz plīts. Kad burbuļi izlaužas cauri virsmai, tvaiks izdalās.
Tikai šajā gadījumā izvirdums noved pie visas zvaigznes ārprātīgi spēcīgas detonācijas, starpslāņu vidē uzspiežot augstas enerģijas daļiņu triecienvilni un galaktikā izkliedējot periodisku tabulu ar smagajiem elementiem.
Cas A gadījumā titāns-44 tika izstumts gabaliņos, kas atkārto sākotnējās slīdošās asimetrijas formu. NuSTAR spēja attēlot un kartēt titānu, kas mirdz rentgenā tās radioaktivitātes dēļ (un nevis tāpēc, ka to silda, paplašinot triecienviļņus, tāpat kā citi šķiltavu elementi, kas redzami Čandrai).
"Kamēr mums nebija NuSTAR, mēs īsti nevarējām iejusties sprādziena kodolā," Nate telekonferences laikā 19. februārī sacīja Caltech astronoms Braiens Grefenstets.
“Iepriekš bija grūti interpretēt Cas A notiekošo, jo materiāls, ko mēs redzējām, tikai rentgena staros, kad tas tiek uzkarsēts. Tagad, kad mēs varam redzēt radioaktīvo materiālu, kas neatkarīgi no rentgena stariem mirdz, mēs iegūstam pilnīgāku priekšstatu par to, kas notika sprādziena centrā. ”
- Braiens Grefenstette, galvenais autors, Caltech
Labi, ka tik lieliski, jūs sakāt. NASA NuSTAR ir atradis titāna mirdzumu izpūstas zvaigznes paliekās. Čandra ieraudzīja dzelzi, un mēs zinām, ka tā sekundes daļu samazinājās un “uzvārījās”, pirms tā uzsprāga. Ko tad?
"Tagad jums par to vajadzētu rūpēties," sacīja astronoms Roberts Kiršners no Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra. “Supernovas veido ķīmiskos elementus, tāpēc, ja jūs iegādājāties amerikāņu automašīnu, tā pirms diviem gadiem netika izgatavota Detroitā; dzelzs atomi tajā tēraudā tika ražoti senajā supernovas sprādzienā, kas notika pirms pieciem miljardiem gadu. Un NuSTAR parāda, ka titāns, kas atrodas jūsu tēvoča Džeka rezerves gūžā, tika izgatavots arī šajā sprādzienā.
“Mēs visi esam satriecoši, un NuSTAR mums parāda, no kurienes mēs esam nākuši. Ieskaitot mūsu rezerves daļas. Tāpēc jums par to vajadzētu rūpēties… un tāpat arī tēvocim Džekam. ”
Un NuSTAR varēs izpētīt ne tikai supernovas kodolu sabrukšanas gadījumā. Tiks pārbaudīti arī citi supernovu veidi - SN2014J gadījumā Ia tips, kas janvārī tika pamanīts M82, pat tūlīt pēc to parādīšanās.
"Mēs zinām, ka tie ir balto punduru zvaigžņu veidi, kas detonē," televīzijas konferences laikā Space Magazine atbildēja NuSTAR galvenā izmeklētāja Fiona Harrison. "Šīs ir ļoti aizraujošas ziņas ... NuSTAR nedēļām ilgi skatījās uz [SN2014J], un mēs ceram, ka varēsim kaut ko pateikt arī par šo sprādzienu."
Viens no vērtīgākajiem neseno NuSTAR atklājumu sasniegumiem ir jauns novēroto ierobežojumu komplekts nākotnes supernovu kodolu sabrukšanas modeļiem…, kas palīdzēs sniegt atbildes - un, iespējams, jaunus jautājumus - par to, kā zvaigznes eksplodē, pat simtiem vai tūkstošiem gadu pēc tam, kad viņi to dara.
“NuSTAR ir novatoriska zinātne, un jums jārēķinās, ka, saņemot jaunus rezultātus, tā radīs tik daudz jautājumu, kā jūs atbildēsit,” sacīja Kiršners.
NuSTAR tika atklāts 2012. gada jūnijā un ir pirmais fokusētā cietā rentgena teleskops uz Zemes orbītas un pirmais teleskops, kas spēj radīt radioaktīvo elementu kartes supernovas paliekās.
Plašāk lasiet JPL ziņu izlaidumā šeit un pilnu preses konferenci varat noklausīties šeit.
* Tā kā Cas A dzīvo 11 000 gaismas gadu attālumā no Zemes, supernovas faktiskais datums būtu apmēram pirms 11 330 gadiem. Dodiet vai ņemiet dažus.
