Var kommer de flesta av de element som är viktiga för livet på jorden ifrån? Svaret:inne i stjärnornas ugnar och explosionerna som markerar slutet på vissa stjärnors liv.

Astronomer har länge studerat exploderade stjärnor och deras rester - kända som "supernovarester" - för att bättre förstå exakt hur stjärnor producerar och sedan sprida många av de element som observerats på jorden, och i kosmos i stort.

På grund av sin unika evolutionära status, Cassiopeia A (Cas A) är en av de mest intensivt studerade av dessa supernovarester. En ny bild från NASA:s Chandra röntgenobservatorium visar platsen för olika element i resterna av explosionen:kisel (röd), svavel (gul), kalcium (grönt) och järn (lila). Var och en av dessa element producerar röntgenstrålar inom trånga energiområden, så att kartor över deras plats kan skapas. Sprängvågen från explosionen ses som den blå yttre ringen.

Röntgenteleskop som Chandra är viktiga för att studera supernovarester och de element de producerar eftersom dessa händelser genererar extremt höga temperaturer-miljoner grader-till och med tusentals år efter explosionen. Detta innebär att många supernovarester, inklusive Cas A, lyser starkast vid röntgenvåglängder som inte kan detekteras med andra typer av teleskop.

Chandras skarpa röntgensyn gör att astronomer kan samla detaljerad information om de element som objekt som Cas A producerar. Till exempel, de kan inte bara identifiera många av de element som finns, men hur mycket av var och en som utvisas till interstellärt utrymme.

Chandra -data indikerar att supernova som producerade Cas A har slagit ut enorma mängder viktiga kosmiska ingredienser. Cas A har spridit cirka 10, 000 jordmassor värda svavel enbart, och cirka 20, 000 jordmassor av kisel. Järnet i Cas A har en massa av cirka 70, 000 gånger jordens, och astronomer upptäcker att en miljon jordmassor värda syre matas ut i rymden från Cas A, motsvarar ungefär tre gånger solens massa. (Även om syre är det vanligaste elementet i Cas A, dess röntgenutsläpp sprids över ett brett spektrum av energier och kan inte isoleras i denna bild, till skillnad från de andra elementen som visas.)

Astronomer har hittat andra element i Cas A förutom de som visas i denna nya Chandra -bild. Kol, kväve, fosfor och väte har också detekterats med hjälp av olika teleskop som observerar olika delar av det elektromagnetiska spektrumet. I kombination med detektering av syre, detta betyder alla element som behövs för att göra DNA, molekylen som bär genetisk information, finns i Cas A.

Syre är det mest förekommande elementet i människokroppen (cirka 65 viktprocent), kalcium hjälper till att bilda och upprätthålla friska ben och tänder, och järn är en vital del av röda blodkroppar som transporterar syre genom kroppen. Allt syre i solsystemet kommer från exploderande massiva stjärnor. Ungefär hälften av kalcium och cirka 40% av järnet kommer också från dessa explosioner, med balansen mellan dessa element tillförda av explosioner med mindre massa, vita dvärgstjärnor.

Även om det exakta datumet inte är bekräftat, många experter tror att stjärnexplosionen som skapade Cas A inträffade omkring år 1680 i jordens tidsram. Astronomer uppskattar att den dömda stjärnan var ungefär fem gånger solens massa precis innan den exploderade. Stjärnan beräknas ha börjat sitt liv med en massa cirka 16 gånger solens, och tappade ungefär två tredjedelar av denna massa i en kraftig vind som blåste av stjärnan flera hundra tusen år före explosionen.

Tidigare under sin livstid, stjärnan började smälta väte och helium i sin kärna till tyngre element genom processen kallad "nukleosyntes". Energin från sammansmältningen av tyngre och tyngre element balanserade stjärnan mot tyngdkraften. Dessa reaktioner fortsatte tills de bildade järn i stjärnans kärna. Vid denna tidpunkt, ytterligare nukleosyntes skulle konsumera snarare än att producera energi, så tyngdkraften fick sedan stjärnan att implodera och bilda en tät stjärnkärna som kallas en neutronstjärna.

Det exakta sätt på vilket en massiv explosion produceras efter implosionen är komplicerad, och ett ämne för intensiv studie, men så småningom omvandlades det infallande materialet utanför neutronstjärnan genom ytterligare kärnreaktioner när det drevs utåt av supernova -explosionen.

Chandra har upprepade gånger observerat Cas A sedan teleskopet lanserades i rymden 1999. De olika datamängderna har avslöjat ny information om neutronstjärnan i Cas A, detaljerna om explosionen, och detaljer om hur skräpet matas ut i rymden.