• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Bubbla med titan utlöser titaniska explosioner

    Astronomer som använder NASA:s Chandra X-ray Observatory har tillkännagett upptäckten av en viktig typ av titan som sprängs ut från centrum av supernovaresten Cassiopeia A (Cas A), Detta kan vara ett stort framsteg för att förstå hur några massiva stjärnor exploderar. De olika färgerna i denna nya bild representerar mestadels element som upptäckts av Chandra i Cas A:järn (orange), syre (lila), och mängden kisel jämfört med magnesium (grönt). Titan (ljusblått) som tidigare upptäckts av NASA:s NuSTAR-teleskop visas, men inte den annorlunda typen av titan som hittats av Chandra. Dessa röntgendata har lagts över en optisk ljusbild från rymdteleskopet Hubble (gul). Kredit:NASA/CXC/RIKEN/T. Sato et al.; NuSTAR:NASA/NuSTAR

    Forskare har hittat fragment av titan som sprängs ut ur en berömd supernova. Denna upptäckt, gjord med NASA:s Chandra X-ray Observatory, kan vara ett stort steg för att fastställa exakt hur några jättestjärnor exploderar.

    Detta arbete är baserat på Chandra-observationer av resterna av en supernova kallad Cassiopeia A (Cas A), ligger i vår galax omkring 11, 000 ljusår från jorden. Detta är en av de yngsta kända supernovaresterna, med en ålder av cirka 350 år.

    I åratal, forskare har kämpat för att förstå hur massiva stjärnor - de med massor som är över cirka 10 gånger solens - exploderar när de får slut på bränsle. Detta resultat ger en ovärderlig ny ledtråd.

    "Forskare tror att det mesta av titanet som används i våra dagliga liv - som i elektronik eller smycken - produceras i en massiv stjärnas explosion, " sa Toshiki Sato från Rikkyo University i Japan, som ledde studien som finns i tidskriften Natur . "Dock, hittills har forskare aldrig kunnat fånga ögonblicket precis efter att stabil titan tillverkats."

    När kärnkraftskällan för en massiv stjärna tar slut, centrum kollapsar under gravitationen och bildar antingen en tät stjärnkärna som kallas en neutronstjärna eller, mindre ofta, ett svart hål. När en neutronstjärna skapas, insidan av den kollapsande massiva stjärnan studsar från ytan av stjärnkärnan, vända implosionen.

    Värmen från denna katastrofala händelse producerar en chockvåg - liknande en ljudbom från en överljudsstråle - som rasar utåt genom resten av den dömda stjärnan, producerar nya grundämnen genom kärnreaktioner allt eftersom. Dock, i många datormodeller av denna process, energin går snabbt förlorad och chockvågens färd utåt avstannar, förhindrar supernovaexplosionen.

    Nyligen genomförda tredimensionella datorsimuleringar tyder på att neutriner - subatomära partiklar med mycket låg massa - som skapas i skapandet av neutronstjärnan spelar en avgörande roll för att driva bubblor som rusar bort från neutronstjärnan. Dessa bubblor fortsätter att driva chockvågen framåt för att utlösa supernovaexplosionen.

    Med den nya studien av Cas A, teamet upptäckte kraftfulla bevis för en sådan neutrinodriven explosion. I Chandra-data fann de att fingerformade strukturer som pekar bort från explosionsplatsen innehåller titan och krom, sammanfaller med järnskräp som tidigare upptäckts med Chandra. De villkor som krävs för att skapa dessa element i kärnreaktioner, såsom temperatur och densitet, matcha bubblorna i simuleringar som driver explosionerna.

    Titanet som hittades av Chandra i Cas A och som förutspås av dessa simuleringar är en stabil isotop av grundämnet, vilket betyder att antalet neutroner som dess atomer innehåller innebär att det inte förändras genom radioaktivitet till en annan, lättare element. Tidigare hade astronomer använt NASA:s NuSTAR-teleskop för att upptäcka en instabil isotop av titan på olika platser i Cas A. Vart 60:e år omvandlas ungefär hälften av denna titanisotop till skandium och sedan kalcium.

    "Vi har aldrig sett denna signatur av titanbubblor i en supernovarest förut, ett resultat som bara var möjligt med Chandras otroligt skarpa bilder, " sa medförfattaren Keiichi Maeda från Kyoto University i Japan. "Vårt resultat är ett viktigt steg för att lösa problemet med hur dessa stjärnor exploderar som supernovor."

    "När supernovan hände, titanfragment producerades djupt inuti den massiva stjärnan. Fragmenten penetrerade ytan av den massiva stjärnan, bildar kanten av supernovaresten Cas A, " sa medförfattaren Shigehiro Nagataki från RIKEN Cluster for Pioneering Research i Japan.

    Dessa resultat stöder starkt idén om en neutrinodriven explosion för att förklara åtminstone några supernovor.

    "Vår forskning kan vara det viktigaste observationsresultatet som undersöker neutrinernas roll i exploderande massiva stjärnor sedan upptäckten av neutriner från Supernova 1987A, " sa medförfattaren Takashi Yoshida från Kyoto University i Japan.

    Astronomer använde över en och en halv miljon sekunder, eller över 18 dagar, av Chandra som observerar tiden från Cas A tagen mellan 2000 och 2018. Mängden stabilt titan som produceras i Cas A överstiger jordens totala massa.

    Dessa resultat har publicerats den 22 april, 2021 års nummer av Natur . Förutom Sato, Maeda, Nagataki och Yoshida, författarna till artikeln är Brian Grefenstette (California Institute of Technology i Pasadena, Kalifornien), Brian J. Williams (NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland), Hideyuki Umeda (University of Tokyo i Japan), Masaomi Ono (RIKEN-kluster för banbrytande forskning i Japan), och Jack Hughes (Rutgers University i Piscataway, New Jersey).

    NASA:s Marshall Space Flight Center hanterar Chandra-programmet. Smithsonian Astrophysical Observatorys Chandra X-ray Center kontrollerar vetenskap från Cambridge Massachusetts och flygoperationer från Burlington, Massachusetts.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com