Et røntgenobservatorium av Chandra av supernova-resten Cassiopeia A. Kreditt: NASA / CXC
Supernova-rest Cassiopeia A (Cas A) har alltid vært en gåte. Mens eksplosjonen som skapte denne supernovaen åpenbart var en kraftig hendelse, var den visuelle lysstyrken for utbruddet som skjedde for over 300 år siden, mye mindre enn en vanlig supernova, - og ble faktisk oversett på 1600-tallet - og astronomer vet ikke Hvorfor. Et annet mysterium er om eksplosjonen som produserte Cas A etterlot seg en nøytronstjerne, svart hull, eller ikke noe i det hele tatt. Men i 1999 oppdaget astronomer et ukjent lyst objekt i kjernen av Cas A. Nå viser nye observasjoner med Chandra X-Ray Observatory at dette objektet er en nøytronstjerne. Men gåtene slutter ikke der: denne nøytronstjernen har en karbonatmosfære. Dette er første gang denne typen atmosfære blir oppdaget rundt en så liten, tett gjenstand.
Objektet i kjernen er veldig lite - bare rundt 20 km bredt, noe som var nøkkelen til å identifisere den som en nøytronstjerne, sa Craig Heinke fra University of Alberta. Heinke er medforfatter med Wynn Ho fra University of Southampton, Storbritannia på et papir som vises i 5. november-utgaven av Nature.
"De eneste to slags stjerner som vi vet om, er denne lille er nøytronstjerner og sorte hull," sa Heinke til Space Magazine. ”Vi kan utelukke at dette er et svart hull, fordi intet lys kan slippe ut fra sorte hull, så alle røntgenstråler vi ser fra sorte hull, er faktisk fra materiale som faller ned i det sorte hullet. Slike røntgenstråler vil være veldig varierende, siden du aldri ser det samme materialet to ganger, men vi ser ikke svingninger i lysstyrken til dette objektet. "
Heinke sa at Chandra røntgenobservatorium er det eneste teleskopet som har skarpt nok syn til å observere dette objektet inne i en så lys supernova-rest.
Men det mest uvanlige aspektet ved denne nøytronstjernen er karbonatmosfæren. Neutronstjerner er for det meste laget av nøytroner, men de har et tynt lag med normalt materiale på overflaten, inkludert en tynn – 10 cm – veldig varm atmosfære. Tidligere studerte nøytronstjerner har alle hydrogenatmosfærer, noe som forventes, ettersom den intense tyngdekraften til nøytronstjernen stratifiserer atmosfæren og setter det letteste elementet, hydrogen, på toppen.
Men ikke slik med dette objektet i Cas A.
"Vi var i stand til å produsere modeller for røntgenstråling av en nøytronstjerne med flere forskjellige mulige atmosfærer," sa Heinke i et e-postintervju. "Bare karbonatmosfæren kan forklare alle dataene vi ser, så vi er ganske sikre på at denne nøytronstjernen har en karbonatmosfære, første gang vi har sett en annen atmosfære på en nøytronstjerne."
En kunstners inntrykk av nøytronstjernen i Cas A som viser den lille omfanget av karbonatmosfæren. Jordens atmosfære vises i samme skala som nøytronstjernen. Kreditt: NASA / CXC / M.Weiss
Så hvordan forklarer Heinke og teamet hans mangelen på hydrogen og helium på denne nøytronstjernen? Tenk på Cas A som en baby.
"Vi tror vi forstår at på grunn av den virkelig unge alderen til dette objektet - ser vi det i en mør alder på bare 330 år gammel, sammenlignet med andre nøytronstjerner som er tusenvis av år gamle," sa han. "Under supernovaeksplosjonen som skapte denne nøytronstjernen (ettersom kjernen i stjernen kollapser ned til en bystørrelse, med en utrolig høy tetthet høyere enn atomkjerner), ble nøytronstjernen oppvarmet til høye temperaturer, opp til en milliard grader. Det er nå avkjølt til noen millioner grader, men vi tror de høye temperaturene var tilstrekkelig til å produsere kjernefusjon på nøytronstjernes overflate og smelte sammen hydrogenet og helium til karbon. "
På grunn av denne oppdagelsen har forskere nå tilgang til den komplette livssyklusen til en supernova, og vil lære mer om den rollen eksploderende stjerner spiller i universets sammensetning. For eksempel er de fleste mineraler som finnes på jorden, produkter fra supernovaer.
"Denne oppdagelsen hjelper oss å forstå hvordan nøytronstjerner blir født i voldsomme supernovaeksplosjoner," sa Heinke.
Kilde: Intervju med Craig Heinke
