Webbteleskopet har hittat en neutronstjärna i resterna av en supernova

 

SN 1987A är en supernova i utkanten av Tarantelnebulosan i det Stora Magellanska molnet(en närbelägen dvärggalax till oss). Supernovan inträffade ungefär 51,4 kiloparsek (drygt 168 000 ljusår)  bort från jorden och var möjlig att se utan teleskop. Den kunde ses från hela södra halvklotet och från norra halvklotet söder om den tjugonde breddgraden. Det var den närmsta supernovan sedan SN 1604, som inträffade i själva vintergatan. Ljuset från SN1987A nådde jorden den 23 februari 1987.

Indirekta bevis för närvaron av en neutronstjärna i mitten av resterna av supernovan har nu upptäckts. Observationer av mycket äldre supernovarester – som Krabbnebulosan – visar att neutronstjärnor finns i flera supernovarester. Inga direkta bevis för en neutronstjärna i efterdyningarna av SN 1987A  har dock observerats.

Claes Fransson vid Stockholms universitet och studiens huvudförfattare, förklarar: "Från teoretiska modeller av SN 1987A antydde det 10 sekunder långa utbrottet av neutriner som observerades strax före supernovan att en neutronstjärna eller ett svart hål bildades i själva explosionen. Men det finns inga säkra bevis för detta.

Webb påbörjade  observationer av SN 1987A  i juli 16 juli 2022.

Teamet använde sig av Medium Resolution Spectrograph (MRS) ur  Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) som medlemmar i teamet hjälpt till att utveckla. MRS är en typ av instrument som kallas Integral Field Unit (IFU).

IFU:er kan avbilda ett objekt och ta ett spektrum av det samtidigt. En IFU bildar ett spektrum vid varje pixel vilket gör det möjligt för observatören att se spektroskopiska skillnader över hela objektet. Analys av dopplerförskjutning av varje spektrum gör det också möjligt att utvärdera hastigheten vid varje position.

Resultatet av spektralanalysen  visade en stark signal av joniserat argon i centrumav det utkastade materialet som omger den ursprungliga platsen för SN 1987A. Efterföljande observationer med Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) IFU på kortare våglängder fann flera tungt joniserade kemiska grundämnen speciellt fem gånger joniserat argon (vilket betyder argonatomer som har förlorat fem av sina 18 elektroner). Joner av detta slag kräver högenergirika fotoner för att bildas och dessa fotoner måste komma någonstans ifrån.

"För att skapa dessa joner som vi observerade var det tydligt att det måste finnas en källa till högenergirik strålning i mitten av SN 1987A-resteerna", beskriver Fransson. Fler observationer är planerade under 2024 med Webbteleskopet och markbaserade teleskop. Forskargruppen hoppas att den pågående studien ska ge mer klarhet av exakt vad som sker i centrum av SN 1987A. Dessa observationer kommer förhoppningsvis att stimulera utvecklingen av mer detaljerade datamodeller vilket i slutändan kommer att göra det möjligt för astronomer att bättre förstå inte bara SN 1987A, utan fler supernovor som kollapsat i kärnan.

Resultaten av upptäckten har publicerats i tidskriften Science.

Bild vikipedia som visar ringarna runt SN 1987A och den utslungade massan från supernovautbrottet från centrum av den inre ringen.