Nya filmer av två av de mest kända objekten på himlen – Krabbanebulosan och Cassiopeia A – släpps från NASA:s Chandra X-ray Observatory. Var och en innehåller röntgendata som samlats in av Chandra under cirka två decennier. De visar dramatiska förändringar i skräp och strålning som finns kvar efter explosionen av två massiva stjärnor i vår galax.
Krabbnebulosan, resultatet av en ljus supernovaexplosion som sågs av kinesiska och andra astronomer år 1054, är 6 500 ljusår från jorden. I dess mitt finns en neutronstjärna, en supertät stjärna som produceras av supernovan. När den roterar med cirka 30 gånger per sekund passerar dess strålning över jorden varje bana, som en kosmisk fyr.
När den unga pulsaren saktar in, injiceras stora mängder energi i dess omgivning. I synnerhet plöjer en höghastighetsvind av materia och antimateriapartiklar in i den omgivande nebulosan, vilket skapar en stötvåg som bildar den expanderande ringen som ses i filmen. Strålar från pulsarens poler spyr ut röntgenstrålning och antimateriapartiklar i en riktning vinkelrät mot ringen.
Under 22 år har Chandra gjort många observationer av krabbnebulosan. Med denna långa speltid ser astronomer tydliga förändringar i både ringen och jetstrålarna i den nya filmen. Tidigare Chandra-filmer visade bilder tagna från mycket kortare tidsperioder – en 5-månadersperiod mellan 2000 och 2001 och över 7 månader mellan 2010 och 2011 för en annan.
Den längre tidsramen framhäver fascinerande fluktuationer, inklusive piskliknande variationer i röntgenstrålen som bara ses i denna mycket längre film. En ny uppsättning Chandra-observationer kommer att genomföras senare i år för att följa förändringar i jetplanen sedan de senaste Chandra-data erhölls i början av 2022.
Krabbanebulosan timelapse:
Den andra faktureringen i detta dubbelhuvud är lika spektakulär. Cassiopeia A (Cas A förkortas) är resterna av en supernova som beräknas ha exploderat för cirka 340 år sedan på jordens himmel. Medan andra Chandra-filmer av Cas A tidigare har släppts, inklusive en med data som sträcker sig från 2000 till 2013, är den här nya filmen betydligt längre, med data från 2000 till 2019.
Det yttre området av Cas A visar explosionens expanderande sprängvåg. Sprängvågen är sammansatt av stötvågor, liknande de ljudbommar som genereras av ett överljudsflygplan. Dessa expanderande chockvågor är platser där partiklar accelereras till energier som är högre än den mest kraftfulla acceleratorn på jorden, Large Hadron Collider.
När sprängvågen färdas utåt möter den omgivande material och saktar ner, vilket genererar en andra stötvåg som rör sig bakåt i förhållande till sprängvågen, analogt med en trafikstockning som färdas bakåt från olycksplatsen på en motorväg.
Cas A har varit ett av de mest observerade målen och offentligt släppta bilder från Chandra-uppdraget. Det var Chandras officiella första ljusbild 1999 efter att rymdfärjan Columbia lanserades i omloppsbana och snabbt upptäckte en punktkälla för röntgenstrålar i Cas A:s centrum för första gången, som senare bekräftades vara en neutronstjärna.
Under årens lopp har astronomer använt Chandra för att upptäcka bevis för "supervätska" inuti Cas A:s neutronstjärna, för att avslöja att den ursprungliga massiva stjärnan kan ha vänt ut och in när den exploderade, och för att ta ett viktigt steg för att fastställa hur jättestjärnor exploderar.
Chandra har också kartlagt de element som är smidda inuti stjärnan, som nu flyttar ut i rymden för att hjälpa till att så nästa generation av stjärnor och planeter. På senare tid kombinerades Chandra-data med data från NASA:s rymdteleskop James Webb för att hjälpa till att fastställa ursprunget till mystiska strukturer i kvarlevan.
Cassiopeia A timelapse:
Bilderna som används i den senaste Cas A-filmen har bearbetats med en toppmodern bearbetningsteknik ledd av Yusuke från Rikkyo University i Japan för att dra nytta av Chandras skarpa röntgensyn fullt ut. Uppsatsen som beskriver deras arbete publicerades i The Astrophysical Journal och är tillgänglig online.
Dessa två filmer visar Chandras förmåga att dokumentera förändringar i astronomiska objekt över mänskliga tidsramar. Sådana filmer skulle inte vara möjliga utan Chandras arkiv, som fungerar som offentliga arkiv för data som samlats in under Chandras nästan 25 år av verksamhet.
Mer information: Yusuke Sakai et al, Richardson–Lucy Deconvolution with a Spatally Variant Point-spread Function of Chandra:Supernova Remnant Cassiopeia A som exempel, The Astrophysical Journal (2023). DOI:10.3847/1538-4357/acd9b3
Journalinformation: Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av Chandra X-ray Center
