Ett Svart hål med rester från en supernova i sin omgivning

 

Bild wikipedia Diagram of the XRISM observatory.

En supernova är en exploderande eller exploderad stjärna. Supernovor hör till de våldsammaste händelserna i universum. I en supernova utvecklas oerhörda mängder energi som lämnar reststjärnan med enorma neutrinoflöden, gas och strålning vilket får den att under en tid att lysa upp till hundra miljarder gånger starkare än vår sol. Det är lika mycket som ljuskraften i en hel galax.

NGC 4151 är en Seyfertgalax som ligger i stjärnbilden Jakthundarna. En Seyfertgalax är en spiralgalax som har en stark lysande central del (aktivt svart hål). Seyfertgalaxerna är uppkallade efter astronomen Carl Seyfert vilken på 1940-talet studerade dem. Ca 10 % av alla spiralgalaxer är Seyfertgalaxer. De kan ses som en mindre kraftfull version av en kvasar och galaxen har ett betydligt större svart hål i  centrum än övriga 90 % av spiralgalaxerna. Det finns astronomer som anser att alla stora spiralgalaxer inklusive Vintergatan kommer att bli Seyfertgalaxer i framtiden.

X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), tidigare X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM), är ett röntgenteleskop i rymden som konstruerats av Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) i samarbete med NASA för att ge ett genombrott i studiet av universums strukturbildning, utflöden från galaxkärnor och mörk materia.

Astronomer presenterade de första vetenskapliga resultaten från det nya röntgenteleskopet i dagarna mindre än ett år efter uppskjutningen. I en av sina "första ljusobservationer" fokuserade XRISM på N132D, en supernovarest som finns i det Stora Magellanska molnet cirka 160 000 ljusår från jorden. Denna novarest av het gas kastades ut när en mycket massiv stjärna exploderade för ungefär 3000 år sedan.

Med hjälp av sitt Resolve-instrument avslöjade XRISM strukturen runt N132D i detalj. I motsats till tidigare antaganden om ett enkelt sfäriskt skal upptäckte forskare att supernovaresten  N132D har form som en munk (kakformen munk). Med hjälp av dopplereffekten mättes  den hastighet med vilken den heta plasman i resterna rör sig mot eller bort från oss och konstaterade att plasman expanderar med den skenbara hastigheten av cirka 1200 km/s. Resolve avslöjade att plasman innehåller järn som har en extraordinär temperatur på 10000000000℃ miljarder grader. Järnatomerna som hettats upp under supernovaexplosionen genom våldsamma chockvågor  spred sig inåt, ett fenomen som hade förutspåtts i teorin, men aldrig observerats tidigare.

Supernovarester som N132D innehåller viktiga ledtrådar till hur stjärnor utvecklas och hur (tunga) grundämnen som är nödvändiga för vårt liv, som järn, genereras och sprids ut i den interstellära rymden. Tidigare röntgenobservatorier har alltid haft svårt att avslöja hur plasmats hastighet och temperatur var fördelade.

XRISM har också kastat nytt ljus över den mystiska struktur som omger ett supermassivt svart hål. Med fokus på spiralgalaxen NGC 4151, som ligger 62 miljoner ljusår bort från oss, ger XRISM:s observationer en aldrig tidigare skådad bild av material som finns mycket nära galaxens centrala svarta hål, vilket har en massa som är 30 miljoner gånger solens. XRISM fångade fördelningen av materian som cirkulerade omkring och slutligen föll in i det svarta hålet över en stor radie, som sträcker sig från 0,001 till 0,1 ljusår

Resultaten från XRISM Collaboration publiceras i Astronomical Society of Japan och The Astrophysical Journal. Preprints finns här https://arxiv.org/abs/2408.14300 och här https://arxiv.org/abs/2408.14301.