En modell för supernovaexplosioner som först föreslogs på 1980-talet har fått starkt stöd från RIKEN-astrofysikers observation av titanrika plymer som härrör från en rest av en sådan explosion.

Vissa supernovaexplosioner är dödsstöten av stjärnor som är minst åtta gånger mer massiva än vår sol. De är en av de mest katastrofala händelserna i universum, släpper lös lika mycket energi på några sekunder som solen kommer att generera om 10 miljarder år.

I kontrast, neutriner är bland de mest eteriska medlemmarna av elementarpartikelzoo - de är minst 5 miljoner gånger lättare än en elektron och cirka 10 kvadriljoner av dem flyger genom din kropp varje sekund utan att interagera med den.

Det är svårt att föreställa sig att det skulle kunna finnas något samband mellan supernovor och neutriner, men en modell som utvecklades på 1980-talet föreslog att supernovor inte skulle uppstå om det inte vore för uppvärmningen från neutriner.

Den här typen av supernova börjar när kärnan i en massiv stjärna kollapsar till en neutronstjärna - en otroligt tät stjärna som är ungefär 20 kilometer i diameter. Resten av stjärnan kollapsar under gravitationen, träffar neutronstjärnan, och studsar av det, skapar en chockvåg.

Dock, många supernovamodeller förutspår att denna chockvåg kommer att blekna innan den kan undkomma stjärnans gravitation. Att ta hänsyn till uppvärmning som genereras av neutriner som kastas ut från neutronstjärnan kan ge den energi som behövs för att upprätthålla stötvågor och därmed supernovaexplosionen.

Nu, Shigehiro Nagataki vid RIKEN Astrophysical Big Bang Laboratory, Toshiki Sato, som var vid RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science vid tidpunkten för studien, och medarbetare har hittat starka bevis som stöder denna modell genom att detektera titan och krom i järnrika plymer av en supernovarest.

Den neutrinodrivna supernovamodellen förutspår att fångade neutriner kommer att generera plymer av högentropimaterial, leder till bubblor i supernovarester rika på metaller som titan och krom. Det är precis vad Nagataki och hans team såg i sin spektralanalys baserad på observationsdata från Chandra X-ray Observatory på Cassiopeia A (Fig. 1), en supernovarest från cirka 350 år sedan. Denna observation är alltså en stark bekräftelse på att neutriner spelar en roll för att driva supernovaexplosioner.

"De kemiska sammansättningarna vi mätte tyder starkt på att dessa material drevs av neutrinodrivna vindar från neutronstjärnans yta, säger Nagataki. Alltså, bubblorna vi hittade hade förts från hjärtat av supernovan till den yttre kanten av supernovaresten."

Nagatakis team avser nu att utföra numeriska simuleringar med hjälp av superdatorer för att modellera processen mer i detalj. "Vårt fynd ger en stark drivkraft för att återbesöka teorin om supernovaexplosioner, " tillägger Nagataki.