Vad finns kvar av stjärnan som exploderade strax utanför vår galax 1987? Skräp har skymt forskarnas syn, men två av NASA:s röntgenteleskop har avslöjat nya ledtrådar.

Sedan astronomer fångade den ljusa explosionen av en stjärna den 24 februari, 1987, forskare har letat efter den klämda stjärnkärnan som borde ha lämnats kvar. En grupp astronomer som använder data från NASAs rymduppdrag och markbaserade teleskop kan äntligen ha hittat den.

Som den första supernovan som är synlig för blotta ögat på cirka 400 år, Supernova 1987A (eller förkortat SN 1987A) väckte stor spänning bland forskare och blev snart ett av de mest studerade objekten på himlen. Supernovan ligger i det stora magellanska molnet, en liten sällskapsgalax till vår egen Vintergatan, bara cirka 170, 000 ljusår från jorden.

Medan astronomer såg skräp explodera utåt från platsen för detonationen, de letade också efter det som skulle ha blivit kvar av stjärnans kärna:en neutronstjärna.

Data från NASA:s Chandra X-ray Observatory och tidigare opublicerade data från NASA:s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), i kombination med data från den markbaserade Atacama Large Millimeter Array (ALMA) som rapporterades förra året, presentera nu en spännande samling bevis för närvaron av neutronstjärnan i centrum av SN 1987A.

"I 34 år, astronomer har sålt igenom stjärnskrotet från SN 1987A för att hitta neutronstjärnan vi förväntar oss att vara där, " sa ledaren för studien, Emanuele Greco, vid universitetet i Palermo i Italien. "Det har funnits många antydningar som har visat sig vara återvändsgränder, men vi tror att våra senaste resultat kan vara annorlunda."

När en stjärna exploderar, den kollapsar på sig själv innan de yttre lagren sprängs ut i rymden. Kompressionen av kärnan förvandlar den till ett utomordentligt tätt föremål, med solens massa inklämd i ett föremål bara cirka 10 miles tvärs över. Dessa objekt har kallats neutronstjärnor, eftersom de nästan uteslutande är gjorda av tätt packade neutroner. De är laboratorier för extrem fysik som inte kan dupliceras här på jorden.

Snabbt roterande och starkt magnetiserade neutronstjärnor, kallas pulsarer, producera en fyrliknande strålstråle som astronomer upptäcker som pulser när dess rotation sveper strålen över himlen. Det finns en delmängd av pulsarer som producerar vindar från sina ytor - ibland med nästan ljusets hastighet - som skapar invecklade strukturer av laddade partiklar och magnetfält som kallas "pulsarvindnebulosor".

Med Chandra och NuSTAR, teamet hittade relativt lågenergiröntgenstrålar från SN 1987A:s skräp som kraschade in i omgivande material. Teamet hittade också bevis på högenergipartiklar med hjälp av NuSTARs förmåga att upptäcka mer energifyllda röntgenstrålar.

Det finns två troliga förklaringar till denna energiska röntgenstrålning:antingen en pulsarvindnebulosa, eller partiklar som accelereras till höga energier av explosionens sprängvåg. Den senare effekten kräver inte närvaron av en pulsar och uppträder över mycket större avstånd från explosionens centrum.

Den senaste röntgenstudien stöder fallet för pulsarvindnebulosan – vilket betyder att neutronstjärnan måste finnas där – genom att argumentera på ett par fronter mot scenariot med explosionsvågacceleration. Först, ljusstyrkan för röntgenstrålning med högre energi förblev ungefär densamma mellan 2012 och 2014, medan radioutstrålningen som upptäcktes med Australia Telescope Compact Array ökade. Detta går emot förväntningarna för explosionsscenariot. Nästa, Författarna uppskattar att det skulle ta nästan 400 år att accelerera elektronerna till de högsta energierna som kan ses i NuSTAR-data, som är över 10 gånger äldre än kvarlevans ålder.

"Astronomer har undrat om det inte har gått tillräckligt med tid för att en pulsar ska bildas, eller även om SN 1987A skapade ett svart hål, " sa medförfattaren Marco Miceli, också från universitetet i Palermo. "Det här har varit ett pågående mysterium i några decennier, och vi är mycket glada över att ta med ny information till bordet med detta resultat."

Chandra- och NuSTAR-data stöder också ett 2020-resultat från ALMA som gav möjliga bevis för strukturen av en pulsarvindnebulosa i millimetervåglängdsbandet. Även om denna "blobb" har andra potentiella förklaringar, dess identifiering som en pulsarvindnebulosa skulle kunna underbyggas med nya röntgendata. Detta är ytterligare bevis som stöder tanken att det finns en neutronstjärna kvar.

Om detta verkligen är en pulsar i centrum av SN 1987A, det skulle vara den yngsta som någonsin hittats.

"Att kunna titta på en pulsar i huvudsak sedan dess födelse skulle vara utan motstycke, " sa medförfattaren Salvatore Orlando från Palermo Astronomical Observatory, en forskningsanläggning av National Institute for Astrophysics (INAF) i Italien. "Det kan vara en gång i livet att studera utvecklingen av en babypulsar."

Centrum av SN 1987A är omgivet av gas och damm. Författarna använde toppmoderna simuleringar för att förstå hur detta material skulle absorbera röntgenstrålar vid olika energier, möjliggör en mer exakt tolkning av röntgenspektrumet – dvs. mängden röntgenstrålar vid olika energier. Detta gör det möjligt för dem att uppskatta vad spektrumet av de centrala regionerna i SN 1987A är utan det döljande materialet.

Som ofta är fallet, mer data behövs för att stärka argumentet för pulsarvindnebulosan. En ökning av radiovågor åtföljd av en ökning av relativt högenergiröntgenstrålar i framtida observationer skulle argumentera mot denna idé. Å andra sidan, om astronomer observerar en minskning av högenergiröntgenstrålningen, då kommer närvaron av en pulsarvindnebulosa att bekräftas.

Stjärnskräpet som omger pulsaren spelar en viktig roll genom att kraftigt absorbera dess röntgenstrålning med lägre energi, gör det omöjligt att upptäcka för närvarande. Modellen förutspår att detta material kommer att spridas under de närmaste åren, vilket kommer att minska dess absorptionsförmåga. Således, pulsaremissionen förväntas uppstå om cirka 10 år, avslöjar neutronstjärnans existens.

En artikel som beskriver dessa resultat publiceras denna vecka i The Astrophysical Journal , och ett förtryck finns tillgängligt online.