Ο JWST ανακαλύπτει μυστικά αστέρων νετρονίων στα υπολείμματα σουπερνόβα

Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο

James

Webb (JWST) μπορεί να είναι οι νικητές ενός μυστηριώδους παιχνιδιού κρυφτού 37 ετών και να έλυσαν ένα αστρικό μυστήριο θανάτου στη διαδικασία. Εντόπισαν τα πιο γνωστά στοιχεία για ένα αστέρι νετρονίων που βρισκόταν στα απομεινάρια μιας από τις πιο διάσημες σουπερνόβα στο διάστημα.

Αυτή η τεράστια έκρηξη αστεριών δημιούργησε τόσα πολλά συντρίμμια που χρειάστηκαν αρκετά χρόνια και ένα από τα πιο ισχυρά διαστημικά τηλεσκόπια που δημιουργήθηκαν ποτέ για να κοιτάξει μέσα από τα συντρίμμια του αστρικού του θανάτου. Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο α

μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 22 Φεβρουαρίου στο περιοδικό

Επιστήμη


και προωθεί τη μελέτη αυτών των δραματικών ουράνιων θανάτων.

«Το μυστήριο σχετικά με το αν ένα αστέρι νετρονίων κρύβεται στη

σκόνη

έχει διαρκέσει για περισσότερα από 30 χρόνια και είναι συναρπαστικό που το λύσαμε», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και αστροφυσικός του University College του Λονδίνου Μάικ Μπάρλοου.

είπε σε δήλωση

.

[Related:


An amateur astronomer spotted a new supernova remarkably close to

Earth



.]

Τι είναι ένα σουπερνόβα;

Ένας σουπερνόβα είναι ο εκρηκτικός τελικός θάνατος μερικών από τα πιο ογκώδη αστέρια στο γνωστό σύμπαν. Εμφανίζονται σε αστέρια που έχουν μάζα οκτώ έως 10 φορές τη μάζα του ήλιου μας, επομένως μπορεί να χρειαστούν χρόνια για να καταρρεύσει όλο αυτό το αέριο και η ενέργεια από μόνο του. Τα τελικά αρχικά χτυπήματα θανάτου του μπορεί να τελειώσουν μέσα σε λίγες ώρες, αλλά η φωτεινότητα της έκρηξης θα κορυφωθεί γενικά μέσα σε λίγους μήνες. Είναι σημαντικό ότι οι σουπερνόβα προσφέρουν έναν τρόπο στους επιστήμονες να μελετήσουν μια βασική αστρονομική διαδικασία σε πραγματικό χρόνο. Εκρήξεις σαν αυτές γεμίζουν το χώρο με σίδηρο, πυρίτιο, άνθρακα και οξυγόνο που χτίζουν μελλοντικά αστέρια και πλανήτες. Μπορούν ακόμη και να δημιουργήσουν τα μόρια που δημιουργούν ζωή.

Στη μελέτη, η ομάδα εξέτασε το Supernova (SN) 1987A. Αυτό το γνωστό σουπερνόβα εμφανίστηκε

160.000 έτη φωτός από τη Γη

σε μια περιοχή που ονομάζεται Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου. Το φως του παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στη Γη τον Φεβρουάριο του 1987, με τη φωτεινότητά του να κορυφώνεται τον Μάιο. Ήταν το πρώτο σουπερνόβα που μπορούσε να φανεί με γυμνό μάτι μετά το σουπερνόβα του Κέπλερ το 1604.

«Οι υπερκαινοφανείς είναι οι κύριες πηγές χημικών στοιχείων που καθιστούν δυνατή τη ζωή – επομένως θέλουμε να κάνουμε σωστά τα μοντέλα τους», είπε ο Μπάρλοου. «Δεν υπάρχει άλλο αντικείμενο σαν το αστέρι νετρονίων στο Supernova 1987A, τόσο κοντά μας και να έχει σχηματιστεί τόσο πρόσφατα. Επειδή το υλικό που το περιβάλλει επεκτείνεται, θα το δούμε περισσότερο όσο περνάει ο καιρός».

SN 1987A θεωρείται επίσης α

σουπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα

, όπου τα συμπιεσμένα υπολείμματά του θα μπορούσαν να σχηματίσουν ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα. Μερικά απίστευτα μικρά υποατομικά σωματίδια που παράγονται από το σουπερνόβα που ονομάζεται νετρίνα έδειξαν ότι μπορεί να έχει σχηματιστεί ένα αστέρι νετρονίων. Ωστόσο, στα σχεδόν 40 χρόνια από τότε που ανιχνεύθηκε το SN 1987A, δεν ήταν σαφές εάν αυτό το αστέρι νετρονίων παρέμεινε ή κατέρρευσε σε μια μαύρη τρύπα. Το αστέρι έχει κρυφτεί από τη σκόνη από την έκρηξη.

Πώς το JWST επιβεβαίωσε ένα αστέρι νετρονίων

Οι παρατηρήσεις για αυτήν την εργασία έγιναν στις 16 Ιουλίου 2022, αμέσως μετά τη λειτουργία του διαστημικού τηλεσκοπίου. Η ομάδα στη μελέτη χρησιμοποίησε όργανα JWST –MIRI και NIRSpec– που μπορούν να παρατηρήσουν τον σουπερνόβα σε υπέρυθρα μήκη κύματος για να κοιτάξουν πέρα ​​από τη σκόνη. Βρήκαν στοιχεία βαρέων ατόμων αργού και θείου των οποίων τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είχαν απογυμνωθεί κοντά στο σημείο που σημειώθηκε η έκρηξη. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται

ιονισμός

.

[Related:


See the stunning Supernova 1987A in a whole new light


.]

Αυτοί

μοντελοποίησαν πολλαπλά σενάρια

και διαπίστωσε ότι τα άτομα μπορεί να έχουν ιονιστεί από την υπεριώδη ακτινοβολία και την ακτινοβολία ακτίνων Χ από ένα θερμό ψυχόμενο αστέρι νετρονίων. Θα μπορούσε επίσης να οφείλεται στους ανέμους των σχετικιστικών σωματιδίων που επιταχύνθηκαν από ένα ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων και αλληλεπιδρώντας με υλικό από το σουπερνόβα.

«Η ανίχνευσή μας με τα φασματόμετρα MIRI και NIRSpec του

James Webb

ισχυρών γραμμών εκπομπής ιονισμένου αργού και θείου από το κέντρο του νεφελώματος που περιβάλλει το Supernova 1987A είναι άμεση απόδειξη της παρουσίας μιας κεντρικής πηγής ιονίζουσας ακτινοβολίας», είπε ο Barlow. «Τα δεδομένα μας μπορούν να τοποθετηθούν μόνο με ένα αστέρι νετρονίων ως πηγή ενέργειας αυτής της ιονίζουσας ακτινοβολίας».

Τα ευρήματα συνάδουν με αρκετά

θεωρίες για το πώς σχηματίζονται τα αστέρια νετρονίων

. Τα μοντέλα υποδηλώνουν ότι θείο και αργό παράγονται σε μεγάλες ποσότητες μέσα σε ένα αστέρι που πεθαίνει λίγο πριν γίνει σουπερνόβα. Οι επιστήμονες που μελετούσαν το SN 1987A και άλλους σουπερνόβα προέβλεψαν ότι η υπεριώδης ακτινοβολία και η ακτινοβολία Χ σε ένα κατάλοιπο σουπερνόβα θα έδειχναν ότι υπήρχε ένα νεογέννητο αστέρι νετρονίων. Τώρα, η χρήση υπεριώδους και ακτινοβολίας ακτίνων Χ ήταν αυτό που μας βοήθησε να το βρούμε.

«Αυτή η σουπερνόβα συνεχίζει να μας προσφέρει εκπλήξεις», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και αστροφυσικός Josefin Larsson του Βασιλικού Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Σουηδίας.

είπε σε δήλωση

. «Κανείς δεν είχε προβλέψει ότι το συμπαγές αντικείμενο θα ανιχνευόταν μέσω μιας εξαιρετικά ισχυρής γραμμής εκπομπής αργού, οπότε είναι κάπως διασκεδαστικό που έτσι το βρήκαμε στο JWST».