Chandra-röntgen-observatorion kuva supernovan jäännöksestä Cassiopeia A. Luotto: NASA / CXC
Supernovan jäännös Cassiopeia A (Cas A) on aina ollut arvoitus. Vaikka räjähdys, joka loi tämän supernovan, oli ilmeisesti voimakas tapahtuma, yli 300 vuotta sitten tapahtuneen puhkeamisen visuaalinen kirkkaus oli paljon pienempi kuin normaalin supernoovan - ja tosiasiassa se otettiin huomioon 1600-luvulla - ja tähtitieteilijät eivät tiedä miksi. Toinen mysteeri on se, jättikö Cas A: ta tuottavan räjähdyksen neutronitähti, musta aukko vai ei mitään. Mutta vuonna 1999 tähtitieteilijät löysivät tuntemattoman kirkkaan kohteen Cas A: n ytimestä. Nyt Chandra-röntgen observatorion kanssa tehdyt uudet havainnot osoittavat, että tämä esine on neutronitähti. Mutta arvoitukset eivät lopu siihen: tällä neutronitähdellä on hiiliatmosfääri. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tällainen ilmapiiri on havaittu niin pienen, tiheän esineen ympärillä.
Ydinosa on hyvin pieni - vain noin 20 km leveä, mikä oli avain sen tunnistamiseen neutronitäheksi, sanoi Craig Heinke Albertan yliopistosta. Heinke on kirjoittanut Wynn Ho: n kanssa Southamptonin yliopistosta, Iso-Britannia, paperille, joka ilmestyy 5. marraskuuta ilmestyvässä Nature-lehdessä.
"Ainoat kahden tyyppiset tähdet, joista tiedämme, ovat nämä pienet ovat neutronitähdet ja mustat aukot", Heinke kertoi Space Magazine -lehtelle. ”Voimme sulkea pois sen, että tämä on musta aukko, koska mikään valo ei pääse mustista rei'istä, joten kaikki röntgensäteet, jotka näemme mustista rei'istä, ovat oikeastaan materiaalia, joka putoaa alas mustaan reikään. Tällaiset röntgensäteet olisivat erittäin vaihtelevia, koska et koskaan näe samaa materiaalia kahdesti, mutta emme näe mitään esineen kirkkauden vaihteluita. "
Heinke sanoi, että Chandran röntgen observatorio on ainoa kaukoputki, jolla on tarpeeksi terävä näkyvyys tarkkailla tätä kohdetta niin kirkkaassa supernoovajäännöksessä.
Mutta tämän neutronitähden epätavallisin ominaisuus on sen hiiliatmosfääri. Neutronitähdet ovat pääosin tehty neutroneista, mutta niiden pinnalla on ohut kerros normaaliainetta, mukaan lukien ohut - 10 cm –ilmakuuma ilmapiiri. Aikaisemmin tutkituilla neutronitähteillä on kaikissa vetyatmosfäärit, mikä on odotettavissa, koska neutronitähden voimakas paino kerrottaa ilmakehää nostaen kevyimmän elementin, vedyn, päälle.
Mutta ei niin tämän Cas A -objektin kanssa
"Pystyimme tuottamaan malleja neutronitähden röntgensäteilylle, jolla on useita erilaisia mahdollisia ilmakehoja", Heinke sanoi sähköpostihaastattelussa. "Vain hiiliatmosfääri voi selittää kaiken näkemämme tiedon, joten olemme melko varmoja, että tässä neutronitähdessä on hiiliatmosfääri, kun olemme nähneet ensimmäisen kerran erilaisen ilmakehän neutronitähteellä."
Taiteilijan vaikutelma Cas A: n neutronitähdistä, joka osoittaa hiiliatmosfäärin pienen määrän. Maan ilmapiiri esitetään samassa mittakaavassa kuin neutronitähti. Luotto: NASA / CXC / M.Weiss
Joten miten Heinke ja hänen tiiminsä selittävät vedyn ja heliumin puutteen tällä neutronitähdellä? Ajattele Cas A: ta vauvana.
"Luulemme ymmärtävämme, että johtuen tämän esineen todella nuoresta iästä - näemme sen tarjousikäisenä vain 330 vuotta vanhassa verrattuna muihin tuhansien vuosien vanhoihin neutronitähtiin", hän sanoi. ”Tämän neutronitähden luonut supernoova-räjähdyksen aikana (kun tähden ydin romahtaa alas kaupunkikokoiseksi esineeksi, jonka tiheys on uskomattoman suuri kuin atomitumat), neutronitähti lämmitettiin korkeisiin lämpötiloihin, jopa miljardiin astetta. Se on nyt jäähtynyt muutamaan miljoonaan asteeseen, mutta uskomme, että sen korkeat lämpötilat olivat riittäviä ydinfuusion aikaansaamiseksi neutronitähtien pinnalle sulauttaen vetyä ja heliumia hiileksi. "
Tämän löytön takia tutkijoilla on nyt pääsy supernoovan koko elinkaareen, ja he oppivat lisätietoja räjähtävien tähtien roolista maailmankaikkeuden meikissä. Esimerkiksi suurin osa maapallosta löytyvistä mineraaleista on supernovien tuotteita.
"Tämä löytö auttaa meitä ymmärtämään, kuinka neutronitähdet syntyvät väkivaltaisissa supernoova-räjähdyksissä", Heinke sanoi.
Lähde: Haastattelu Craig Heinken kanssa
