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.
