År 1572, Den danske astronomen Tycho Brahe var bland dem som lade märke till ett nytt ljust föremål i stjärnbilden Cassiopeia. Att lägga bränsle till den intellektuella eld som Copernicus startade, Tycho visade att denna "nya stjärna" var långt bortom månen, och att det var möjligt för universum bortom solen och planeterna att förändras.

Astronomer vet nu att Tychos nya stjärna inte alls var ny. Det signalerade snarare döden av en stjärna i en supernova, en explosion så stark att den kan överglänsa ljuset från en hel galax. Denna speciella supernova var en typ Ia, som uppstår när en vit dvärgstjärna drar material från, eller smälter samman med, en närliggande ledsagarstjärna tills en våldsam explosion utlöses. Den vita dvärgstjärnan är utplånad, skickar dess skräp rusande ut i rymden.

Som med många supernovarester, Tycho supernova-resten, som det är känt idag (eller "Tycho, " för korta), lyser starkt i röntgenljus eftersom chockvågor – liknande ljudbommar från överljudsflygplan – som genereras av stjärnexplosionen värmer stjärnskräpet upp till miljontals grader. Under sina två decennier av verksamhet, NASA:s Chandra X-ray Observatory har tagit oöverträffade röntgenbilder av många supernovarester.

Chandra avslöjar ett spännande mönster av ljusa klumpar och svagare områden i Tycho. Vad orsakade detta snår av knutar i efterdyningarna av denna explosion? Har själva explosionen orsakat denna klumpighet, eller var det något som hände efteråt?

Den här senaste bilden av Tycho från Chandra ger ledtrådar. För att betona klumparna i bilden och Tychos tredimensionella natur, forskare valde ut två smala intervall av röntgenenergier för att isolera material (kisel, färgad röd) på väg bort från jorden, och rör sig mot oss (även kisel, färgad blå). De andra färgerna i bilden (gul, grön, blå grön, orange och lila) visar ett brett utbud av olika energier och element, och en blandning av rörelseriktningar. I den här nya sammansatta bilden, Chandras röntgendata har kombinerats med en optisk bild av stjärnorna i samma synfält från Digitalized Sky Survey.

Genom att jämföra Chandra-bilden av Tycho med två olika datorsimuleringar, forskare kunde testa sina idéer mot faktiska data. En av simuleringarna började med klumpigt skräp från explosionen. Den andra började med mjukt skräp från explosionen och sedan dök klumpigheten upp efteråt när supernovaresterna utvecklades och små ojämnheter förstorades.

En statistisk analys med en teknik som är känslig för antalet och storleken av klumpar och hål i bilder användes sedan. Jämför resultat för Chandra och simulerade bilder, forskare fann att Tycho-supernovaresten starkt liknar ett scenario där klumparna kom från själva explosionen. Även om forskarna inte är säkra på hur, en möjlighet är att stjärnans explosion hade flera tändpunkter, som dynamitstavar som sätts av samtidigt på olika platser.

Att förstå detaljerna om hur dessa stjärnor exploderar är viktigt eftersom det kan förbättra tillförlitligheten för användningen av typ Ia supernovor "standardljus" - det vill säga, föremål med känd inneboende ljusstyrka, som forskare kan använda för att bestämma deras avstånd. Detta är mycket viktigt för att studera universums expansion. Dessa supernovor stänker också element som järn och kisel, som är avgörande för livet som vi känner det, in i nästa generation av stjärnor och planeter.

En artikel som beskriver dessa resultat publicerades den 10 juli, 2019 års nummer av The Astrofysisk tidskrift och är tillgänglig online. Författarna är Toshiki Sato (RIKEN i Saitama, Japan, och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland), John (Jack) Hughes (Rutgers University i Piscataway, New Jersey), Brian Williams, (NASAs Goddard Space Flight Center), och Mikio Morii (Institutet för statistisk matematik i Tokyo, Japan).

Ett annat team av astronomer, ledd av Gilles Ferrand från RIKEN i Saitama, Japan, har konstruerat sina egna tredimensionella datormodeller av en typ Ia-supernovarest som den förändras med tiden. Deras arbete visar att initiala asymmetrier i den simulerade supernovaexplosionen krävs så att modellen av den efterföljande supernovaresten liknar Chandra-bilden av Tycho, i liknande ålder. Denna slutsats liknar den som Sato och hans team gjorde.

En artikel som beskrev resultaten av Ferrand och medförfattare publicerades den 1 juni, 2019 års nummer av The Astrofysisk tidskrift och är tillgänglig online.