Vědci najdou „něco mimořádného“ ve slavném supernově problémovém srdci

Asi před 11 300 lety se na srážce zničení objevila masivní hvězda. Když vyloučil vnější vrstvy, pulzoval energií a zbavil materiál do vesmíru. Nakonec explodovala jako supernova a jeho zbytek je jedním z nejuznávanějších zbytků supernovy (SNR). Říká se tomu Cassiopeia a (CAS A) a nová pozorování s rentgenovým dalekohledem Chandra odhalují více podrobností o jeho zániku.
Hvězda progenitorů CAS A měla asi 15 až 20 solárních hmot, i když některé odhady se pohybují až 30 solárních hmot. Pravděpodobně to byla červená supergiant, i když existuje debata o jeho povaze a cestě, kterou následoval, aby explodoval jako supernova. Někteří astrofyzici si myslí, že to mohlo být Hvězda Wolf-Rayet.
V každém případě to nakonec explodovalo jako supernova kolapse. Jakmile vytvořila železné jádro, hvězda se již nemohla podporovat a explodovat. Světlo z zániku CAS A dosáhlo Země Kolem 60. let.
Neexistují žádné definitivní záznamy pozorovatelů, kteří viděli explozi supernovy na obloze, ale astronomové studovali CAS A SNR v moderní době v moderní době a na více vlnových délkách.
Nový výzkum v Astrophysical Journal vysvětluje nová nálezy Chandry. Je nazýván „Nehomogenní hvězdné míchání v posledních hodinách před Cassiopeia supernovou„Hlavním autorem je Toshiki Sato z Meiji University v Japonsku.
„Vypadá to, že pokaždé, když se úzce podíváme na Data Chandra CAS A, naučíme se něco nového a vzrušujícího,“ řekl hlavní autor Sato v a Tisková zpráva. „Nyní jsme si vzali tato neocenitelná rentgenová data, kombinovali je s výkonnými počítačovými modely a našli jsme něco mimořádného.“
Jedním z problémů se studiem supernov je to, že jejich případné výbuchy jsou tím, co vyvolávají naše pozorování. Podrobné pochopení posledních okamžiků před explodem supernovy je obtížné získat. „V posledních letech teoretici věnovali velkou pozornost konečným vnitřním procesům v masivních hvězdách, protože mohou být nezbytné pro odhalení mechanismů supernovy poháněných neutrinem a další potenciální přechodné přechody masivního kolapsu hvězd,“ píšou autoři ve svém článku. „Je však náročné pozorovat přímo poslední hodiny masivní hvězdy před explozí, protože je to událost Supernovy, která spouští začátek intenzivní observační studie.“
Olovo k explozi SN masivní hvězdy zahrnuje nukleosyntézu stále těžších prvků hlouběji do jeho interiéru. Povrchová vrstva je vodík, pak je helium další, pak uhlík a dokonce i těžší prvky pod vnějšími vrstvami. Nakonec hvězda vytvoří železo. Ale železo je pro tento proces bariérou, protože zatímco lehčí prvky uvolňují energii, když se spojují, železo vyžaduje více energie, aby podstoupila další fúzi. Železo se hromadí v jádru a jakmile jádro dosáhne asi 1,4 solárních hmot, není dostatečný vnější tlak, aby se zabránilo kolapsu. Vyhraje gravitace, jádro se zhroutí a hvězda exploduje.
Chandraova pozorování, kombinovaná s modelováním, dávají astrofyzikům pohled dovnitř hvězdy během posledních okamžiků před kolapsem.
„Náš výzkum ukazuje, že těsně před hvězdou v CAS se zhroutila část vnitřní vrstvy s velkým množstvím křemíku, která se vydala ven a vloupala do sousední vrstvy se spoustou neonu,“ řekl spoluautor Kai Matsunaga z Kyoto University v Japonsku. „Jedná se o násilnou událost, kde zmizí bariéra mezi těmito dvěma vrstvami.“
Výsledky byly dvojnásobné. Materiál bohatý na křemík cestoval ven, zatímco neonový materiál cestoval dovnitř. To vytvořilo nehomogenní míchání prvků a malé oblasti bohaté na křemík byly nalezeny v blízkosti malých oblastí bohatých na neony.
To je součást toho, co vědci nazývají „fúzí skořápky“. Říká se, že je to poslední fáze hvězdné aktivity. Je to intenzivní hoření, kde skořápka na spalování kyslíku spolkne vnější hořící skořápku vnějšího uhlíku a neonového hoření hluboko uvnitř interiéru hvězdy. To se stane jen okamžiky, než hvězda exploduje jako supernova. „V násilné konvektivní vrstvě vytvořené fúzí skořápky, NE, která je hojná ve hvězdné vrstvě bohaté na O, je spálena, protože je tažena dovnitř, a Si, který je uvnitř syntetizován, je přepravován směrem ven,“ vysvětlují autoři ve svém výzkumu.
Důkazem tohoto procesu jsou prolínané regiony bohaté na křemík a neony. Autoři vysvětlují, že křemík a neony se s ostatními prvky nemíchaly ani bezprostředně před explozí. Ačkoli to astrofyzikální modely předpovídaly, nikdy to nebylo pozorováno. „Naše výsledky poskytují první observační důkaz, že konečný proces hvězdného pálení rychle mění vnitřní strukturu a ponechává asymetrii pre-supernova,“ vysvětlují vědci ve svém příspěvku.
Po celá desetiletí si astrofyzicisté mysleli, že exploze SN jsou symetrické. První pozorování tuto myšlenku podpořilo a základní myšlenka supernovy jádra collapse také podporovala symetrii. Tento výzkum však mění základní chápání explozí Supernovy jako asymetrické. „Koexistence kompaktních ejektačních oblastí v režimech„ o-/ne bohatých “a„ o-/sI-bohatých “znamená, že fúze plně homogenizovala vrstvu bohaté na OZ před kolapsem a zanechalo v jejich závěrech plně homogenizované.
Tato asymetrie může také vysvětlit, jak neutronové hvězdy zanechaly jejich zrychlení a vedou k Hvězdy vysokorychlostních neutronů.
Tyto poslední okamžiky v životě Supernovy mohou podle autorů také vyvolat samotnou explozi. Turbulence vytvořené vnitřním nepokoji mohly pomoci explozi hvězdy.
„Snad nejdůležitějším účinkem této změny ve struktuře hvězdy je to, že to mohlo pomoci spustit samotnou explozi,“ řekl spoluautor Hiroyuki Uchida také z Kjótské univerzity. „Taková konečná vnitřní aktivita hvězdy může změnit svůj osud – ať už bude zářit jako supernova nebo ne.“
„Dlouho v historii astronomie to bylo sen studovat vnitřní strukturu hvězd,“ píšou vědci v závěru svého příspěvku. Tento výzkum poskytl astrofyzicistům kritický pohled do posledních okamžiků hvězdy progenitorové před explozí. „Tento okamžik má nejen významný dopad na osud hvězdy, ale také vytváří asymetričtější explozi supernovy,“ uzavírají.
The Originální verze tohoto článku byl zveřejněn na Vesmír dnes.