Webbteleskopet avslöjar nya detaljer i Cassiopeia A

 

Explosionen av en stjärna (en supernova) är en stor händelse därute och resterna som stjärnan lämnar efter sig likaså. Se bild ovan. En ny mellaninfraröd bild från NASA: s James Webb Space Telescope ger ett exempel på detta. Den visar supernova-resterna. Cassiopeia A vilket är resterna av en stjärnexplosion för 340 år sedan sett ur jordens perspektiv. Cas A är den yngsta kända kvarlevan från en exploderande massiv stjärna (supernova) i Vintergatan vi känner till vilket gör den till ett  unikt forskningsobjekt.

Den ger möjlighet att se  skräpfältet efter en exploderad stjärna och göra en slags stjärnobduktion för att förstå vilken typ av stjärna som var utgångsstjärnan  och hur den exploderade, beskriver Danny Milisavljevic vid Purdue University i West Lafayette, Indiana, huvudforskare för Webb-programmet vilken var den som  fångade dessa observationer med Webbteleskopet.

Jämfört med tidigare infraröda bilder av Cas A  ser vi många fler detaljer med Webbteleskopet än vi kunnat se tidigare  beskriver det Tea Temim från Princeton University i Princeton, New Jersey en av medutredarna av bilderna.

Genom att förstå processen av exploderande stjärnor läser vi vår "egen ursprungshistoria", beskriver Milisavljevic det i studien och tillägger. Jag kommer att spendera resten av min karriär på att försöka förstå vad som finns i denna datauppsättning säger han.

Cas A-kvarlevan sträcker sig över cirka 10 ljusår och finns 11000 ljusår bort i stjärnbilden Cassiopeia.

Bild från vikipedia på Cassiopeia A Kompositbild i infraröd (röd), synlig (gul) och röntgen (grön och blå) Bilden som webb taget kan ses ovan i medföljande länk.

Däruppe ovan oss finns en bubbla bestående av titan där explosioner sker.

 

När kärnkraftskällan till en massiv stjärna sinar sväller stjärnan upp till en röd jätte för att därefter dras ihop igen och bilda antingen en tät stjärnkärna som kallas neutronstjärna eller mindre ofta ett svart hål. När en neutronstjärna skapas s kollapsar  stjärnan inåt och den imploderar (dras samman). Den blir mycket mindre och tätare. Ovan händelseförlopp kommer en gång att ske med vår sol efter att den först svällt upp och slukat jorden vom röd jättestjärna.

Större stjärnor mer än 10 gånger större än vår sol exploderar istället som en supernova. Värmen från denna katastrofala händelse ger upphov till en chockvåg som kan ses liknas som  en ljudbom från ett överljudsflygplan - som rusar utåt genom resterna av stjärnan och producerar nya element genom nukleära reaktioner. Men i många datormodeller av denna process visas att mycket energi snabbt förloras och chockvågens resa utåt stannar av vilket förhindrar supernovaexplosionen utvidgning. Väl är det annars skulle vi kanske ha slukats i en chockvåg i det förflutna.

Detta antagande är baserat på Chandrateleskopets observationer av resterna av supernovan Cassiopeia A som finns 11000 ljusår från jorden i stjärnbilden Cassiopeia. Denna supernovarest är en av de yngsta kända supernovaresterna då denna supernova skedde för enbart  cirka 350 år sedan (sett från vår synvinkel i verkligheten 350 ljusår sedan). I åratal har forskare försökt förstå hur massiva stjärnor - de med massor över cirka 10 gånger solens massa exploderar när bränslet tar slut (kärnreaktionen fusionen). Cassiopeia A är ett ovärderligt studieobjekt.

"Forskare tror att det mesta av titanet som används i vårt dagliga liv - som i elektronik eller smycken - producerats vid stjärnors  explosion som supernova", säger Toshiki Sato vid Rikkyo University i Japan, som ledde studien som publicerats i tidskriften Nature.

 De senaste tredimensionella datorsimuleringarna tyder på att neutriner vilket är mycket lågmassesubatomära partiklar uppkomna vid skapandet av neutronstjärnor spelar en avgörande roll för att driva bubblor av titan som rusar iväg vid supernovaexplosioner. Dessa bubblor fortsätter att driva chockvågen framåt efter  supernovaexplosioner.

Med den nya studien av Cas A upptäckte teamet kraftfulla bevis för en sådan neutrinodriven explosion. I Chandra-datan fann de fingerformade strukturer av explosionen som pekar bort från explosionsplatsen som innehåller titan, krom och  järnrester. De förhållanden som krävs för att skapa dessa element vid kärnreaktioner såsom temperatur och densitet, matchar bubblor i simuleringar som driver explosionerna.  Vart 60:e år förvandlas ungefär hälften av denna titanisotop till scandium och sedan kalcium och så vidare.

"Vi har aldrig sett denna signatur av titanbubblor i supernovarester tidigare. Det är tack vare Chandra vi lyckats", säger medförfattaren Keiichi Maeda vid Kyoto University i Japan. "Vårt resultat är ett viktigt steg för att lösa problemet med hur dessa stjärnor exploderar som supernovor."

"När supernovan Cassiopeia A inträffade producerades titanfragment djupt inne i den massiva stjärnan. Fragmenten trängde in i ytan på den massiva stjärnan och bildade kanten av supernovaresterna Cas A," säger medförfattaren Shigehiro Nagataki från RIKEN Cluster for Pioneering Research i Japan.

Dessa resultat stöder starkt idén om en neutrinodriven explosion för att förklara åtminstone vissa supernovor.

Bild ovan är en kompositbild på Cassiopeia A i infrarött (rött), synlig (gult) och röntgenljus (grönt och blått) Bild från vikipedia.

Något mystiskt hände med denna stjärna innan den exploderade som supernova, men vad?

 

10–12000 tusen ljusår bort från oss finns CassiopeiaA, en supernovarest från en stjärna som exploderat. Det intressanta med denna supernova är att det kan ses att något drog till sig ytan i en riktning innan det small. Likt ett nedslag av något.

Astrofysiker tror att de har identifierat den skyldige som en annan stjärna som fanns i närområdet (tvillingstjärna) och vilken blev en supernova något tidigare i historien. Troligen då en stjärna av ungefär samma storlek och ålder då båda explosionerna bör ha hänt tidsmässigt nära varandra för att detta ska ske. Vad som då hände var att något från första explosionen påverkade en återstående stjärnan innan den exploderade.

I en ny artikel beskriver forskare denna scen och även att de förutspått att tvillingstjärnresterna från första novan bör finnas inom 30-300 ljusår bort från Cassiopa A. De fann på 50 ljusårs avstånd bort från Cassiopa A, gas som kan vara från den första supernovan (om den existerat).

Detta bör visa (min anm.) att första supernovan inträffade mer än 50 ljusår före Cassiopo A. Likaså att resterna försvunnit långt i väg från sin tvillingstjärna. Om inte detta eventuella bevis (obs egentligen bara en teori) funnits på att denna händelse ovan är anledningen till gasutdragningen i en streckform innan smäll se ovan skulle en idé som följande kunna vara rätt.

 Idén att ett krig mellan olika civilisationer i rymden resulterat i att den ena parten skjutit in en laddning av något slag i den andra partens sol och detta fått som resultat att denna sprängdes. Då skulle bilden visa detta nedslag och explosionen som omedelbart skedde efter ses som en supernova. Men som sagt detta är tankar in i möjligheternas sf-värld. Men nog är det konstigt att något som sker med en stjärna över 50 år efter den första händelsen kan ses som effekt vid den andra supernovaexplosionen. Jag är tveksam.

Bild från vikipedia på supernova Cassiopa A. Kompositbild i infraröd (röd), synlig (gul) och röntgen (grön och blå)