• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Keplers supernovarest:Skräp från stjärnexplosion bromsades inte efter 400 år

    Kredit:NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.

    Astronomer har använt NASA:s Chandra röntgenobservatorium för att registrera material som sprängs bort från platsen för en exploderad stjärna med hastigheter högre än 20 miljoner miles per timme. Det handlar om 25, 000 gånger snabbare än ljudets hastighet på jorden.

    Keplers supernovarest är skräpet från en detonerad stjärna som ligger omkring 20, 000 ljusår bort från jorden i vår galax Vintergatan. År 1604 var tidiga astronomer inklusive Johannes Kepler som blev föremålets namne, såg supernovaexplosionen som förstörde stjärnan.

    Vi vet nu att Keplers supernovarest är efterdyningarna av en så kallad typ Ia supernova, där en liten tät stjärna, känd som en vit dvärg, överskrider en gräns för kritisk massa efter att ha interagerat med en medföljande stjärna och genomgår en termonukleär explosion som krossar den vita dvärgen och skickar dess kvarlevor utåt.

    Den senaste studien spårade hastigheten för 15 små "knutar" av skräp i Keplers supernovarest, allt lyser i röntgenstrålar. Den snabbaste knuten uppmättes till en hastighet på 23 miljoner miles per timme, den högsta hastigheten som någonsin upptäckts av supernovarester i röntgenstrålar. Medelhastigheten för knopen är cirka 10 miljoner miles per timme, och sprängvågen expanderar med cirka 15 miljoner miles per timme. Dessa resultat bekräftar oberoende upptäckten 2017 av knutar som färdades med hastigheter över 20 miljoner miles per timme i Keplers supernovarest.

    Forskare i den senaste studien uppskattade knutarnas hastigheter genom att analysera Chandra röntgenspektra, som ger intensiteten av röntgenstrålar vid olika våglängder, erhölls 2016. Genom att jämföra våglängderna för egenskaper i röntgenspektrumet med laboratorievärden och använda dopplereffekten, de mätte hastigheten för varje knut längs siktlinjen från Chandra till kvarlevan. De använde också Chandra-bilder som erhölls 2000, 2004, 2006 och 2014 för att upptäcka förändringar i knutarnas position och mäta deras hastighet vinkelrätt mot vår siktlinje. Dessa två mätningar kombinerades för att ge en uppskattning av varje knops verkliga hastighet i tredimensionellt utrymme. En grafik ger en visuell förklaring för hur rörelser av knutar i bilderna och röntgenspektra kombinerades för att uppskatta de totala hastigheterna.

    2017 års arbete tillämpade samma allmänna teknik som den nya studien, men använde röntgenspektra från ett annat instrument på Chandra. Detta innebar att den nya studien hade mer exakta bestämningar av knutens hastigheter längs siktlinjen och, därför, de totala hastigheterna i alla riktningar.

    I denna nya sekvens av de fyra Chandra-bilderna av Keplers supernovarest, röd, grön, och blått avslöjar det låga, medium, respektive högenergiröntgenstrålar. Filmen zoomar in för att visa flera av de snabbast rörliga knutarna.

    De höga hastigheterna i Kepler liknar de som forskare har sett i optiska observationer av supernovaexplosioner i andra galaxer bara dagar eller veckor efter explosionen, långt innan en supernovarest bildas decennier senare. Denna jämförelse innebär att vissa knutar i Kepler knappast har bromsats upp av kollisioner med material som omger kvarlevan under de cirka 400 åren sedan explosionen.

    Baserat på Chandra-spektra, åtta av de 15 knop är definitivt på väg bort från jorden, men endast två är bekräftade att gå mot det. (De andra fem visar inte en tydlig rörelseriktning längs vår siktlinje.) Denna asymmetri i knutarnas rörelse innebär att skräpet kanske inte är symmetriskt längs vår siktlinje, men fler knop måste studeras för att bekräfta detta resultat.

    De fyra knutarna med de högsta totala hastigheterna är alla belägna längs ett horisontellt band av ljusa röntgenstrålning. Tre av dem är märkta i en närbild. Dessa fyra knutar rör sig alla i en liknande riktning och har liknande mängder element som kisel, vilket tyder på att ämnet i alla dessa knutar härrörde från samma lager av den exploderade vita dvärgen.

    Kredit:NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.

    En av de andra knutarna som rör sig snabbast ligger i "örat" på höger sida av kvarlevan, stödjer den spännande idén att den tredimensionella formen på skräpet är mer som en fotboll än en enhetlig sfär. Den här knuten och två andra är märkta med pilar i en närbild.

    Förklaringen till höghastighetsmaterialet är oklar. Vissa forskare har föreslagit att Keplers supernovarest kommer från en ovanligt kraftfull typ Ia, vilket kan förklara det snabbrörliga materialet. Det är också möjligt att den omedelbara miljön runt kvarlevan i sig är klumpig, vilket skulle kunna tillåta en del av skräpet att tunnla genom områden med låg densitet och undvika att bromsas mycket.

    2017-teamet använde också sina data för att förfina tidigare uppskattningar av platsen för supernovaexplosionen. Detta gjorde det möjligt för dem att söka efter en följeslagare till den vita dvärgen som kan ha blivit kvar efter supernovan, och lär dig mer om vad som utlöste explosionen. De hittade en brist på ljusa stjärnor nära mitten av kvarlevan. Detta antydde att en stjärna som solen inte donerade material till den vita dvärgen förrän den nådde kritisk massa. En sammanslagning mellan två vita dvärgar gynnas istället.

    De nya resultaten har rapporterats i en tidning ledd av Matthew Millard, från University of Texas i Arlington, och publicerades den 20 april, 2020 års nummer av Astrofysisk tidskrift .

    En tidning av Toshiki Sato och Jack Hughes rapporterade upptäckten av snabbrörliga knutar i Keplers supernovarest och publicerades den 20 augusti, 2017 års nummer av The Astrofysisk tidskrift .


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com