Denne animation på 1 minut viser den stødbølge, der oprettes, når kernen i en massiv stjerne kollapser.
Denne film viser tidsudviklingen af chokbølgen, der oprettes, når kernen i en massiv stjerne kollapser til en proto-neutronstjerne. Stødet eksploderer ikke øjeblikket stjernen, men "båse" (fordi de ydre dele af stjernen udøver ramtrykket på den). Chokket "genoplives" inden for en tiendedel af et sekund eller deromkring, mest sandsynligt, ved opvarmning af neutrinoer udsendt fra proto-neutronstjernen. De forskellige farver svarer til gas med forskellig temperatur (den viste variabel er "specifik entropi", som er tæt forbundet med temperaturen). Blå svarer til den koldeste gas, grøn er varmere gas, og gul og rød er den hotteste gas.
Supercomputer-model forudsigelser siger, at stjernernes giganters dødsfald er skæv affærer, hvor affald og stjernernes kerner mister sig i modsatte retninger.
Nye observationer af en for nylig eksploderet stjerne understøtter dette.
Mens man observerede resten af supernova (SN) 1987A, NASAs Nuclear Spectroscopic Telescope Array, eller NuSTAR, for nylig opdagede den unikke energisignatur af titanium-44, en radioaktiv version af titan, der produceres i de tidlige stadier af en bestemt type stjerneeksplosion , kaldet en Type II eller supernova i kernekollaps.
Fiona Harrison er professor i fysik ved Caltech, er NuSTARs vigtigste efterforsker. Harrison sagde:
Titanium-44 er ustabil. Når det nedbrydes og omdannes til calcium, udsender det gammastråler ved en bestemt energi, som NuSTAR kan registrere.
De stadig afviklende rester af supernova 1987A vises her i dette billede taget af NASAs Hubble-rumteleskop. Den lyse ring består af materiale, der udsættes fra den døende stjerne, før den detonerer. Ringen lyser op af eksplosionens chokbølge. Billedkredit: ESA / Hubble & NASA
Ved at analysere retningsafhængige frekvensændringer - eller Doppler-forskydninger - af energi fra titanium-44, opdagede Harrison og hendes team, at det meste af materialet bevæger sig væk fra NuSTAR. Fundet, der vises i Videnskab, er det bedste bevis endnu, at den mekanisme, der udløser Type II-supernovaer, i sagens natur er skæv.
Ny kilde til neutrinoer
NuSTAR skabte for nylig detaljerede titanium-44 kort over en anden supernova-rest, kaldet Cassiopeia A, og også der fandt den tegn på en asymmetrisk eksplosion, selvom bevisene i dette tilfælde ikke er så definitive som med 1987A.
Supernova 1987A blev først opdaget i 1987, da lys fra eksplosionen af en blå supergiant-stjerne beliggende 168.000 lysår væk nåede Jorden. SN 1987A var en vigtig begivenhed for astronomer. Ikke kun var det den nærmeste supernova, der blev fundet i hundreder af år, men det markerede også første gang, at neutrinoer blev fundet fra en anden astronomisk kilde end vores sol.
Disse næsten masseløse subatomære partikler var blevet forudsagt at blive produceret i store mængder under type II-eksplosioner, så deres detektion i 1987A understøttede nogle af de grundlæggende teorier om supernovas indre virke.
Wobbly masse
Med de seneste NuSTAR-observationer viser 1987A sig endnu en gang at være et nyttigt naturligt laboratorium til at studere mysterierne om stjernedød. I mange år forudsagde supercomputer-simuleringer, at kernerne i afventende type II-supernovaer ændrer form lige inden eksplodering, og omdannede fra en perfekt symmetrisk sfære til en wobbly masse, der består af turbulente huler af ekstremt varm gas. Faktisk modeller, der antog en perfekt sfærisk kerne bare fizzled ud. Harrison sagde:
Hvis du gør alt bare sfærisk, eksploderer kernen ikke. Det viser sig, at du har brug for asymmetrier for at få stjernen til at eksplodere.
Ifølge simuleringerne drives formændringen af turbulens genereret af neutrinoer, der absorberes i kernen.
Sort hul eller neutronstjerne?
Forskere siger, at en bedre forståelse af den asymmetriske natur af type II-supernovaer kunne hjælpe med at løse et af de største mysterier omkring stjernedødsfald: hvorfor nogle supernovaer kollapser i neutronstjerner og andre til et sort hul for at danne en rumtid-singularitet. Det kan være, at den høje grad af asymmetri i nogle supernovaer giver en dobbelt virkning: Stjernen eksploderer i en retning, mens resten af stjernen fortsætter med at kollapse i alle andre retninger.
Forskningen beskrevet her vises også i Astrofysiske tidsskriftsbreve.
Nederste linje: Supercomputer-model forudsigelser siger, at stjernernes giganters dødsfald er skævt - snavs og stjernernes kerner mister sig i modsatte retninger. Denne film på et minut viser den stødbølge, der oprettes, når kernen i en massiv stjerne kollapser til en proto-neutronstjerne.