Dusty supernova-rest. Klikk for å forstørre
En supernova-rest i Small Magellanic Cloud er bare 1000 år gammel; noe som gjør det til en av de yngste som noen gang er oppdaget. Aktuelle teorier om supernovaer spår at den skal ha 100 ganger støvet som astronomer kan oppdage. Det er mulig at supernovasjokkbølgene forhindret støvdannelse, eller store mengder kaldere støv bare ikke ble sett av infrarøde instrumenter.
En av de yngste supernova-restene som er kjent, en glødende rød ball av støv som ble opprettet ved eksplosjonen for 1000 år siden av en supermassiv stjerne i en nærliggende galakse, Small Magellanic Cloud, viser det samme problemet som eksploderende stjerner i vår egen galakse: for lite støv .
Nyere målinger fra University of California, Berkeley, astronomer som bruker infrarøde kameraer ombord på NASAs Spitzer Space Telescope, viser høyst en hundreledel av støvmengden som er forutsagt av nåværende teorier om kjernekollaps supernovaer, knapt massen til planetene i solsystemet .
Uoverensstemmelsen byr på en utfordring for forskere som prøver å forstå opprinnelsen til stjerner i det tidlige universet, fordi støv som hovedsakelig produseres fra eksploderende stjerner antas å frø dannelsen av nye generasjonsstjerner. Mens rester av supermassive eksploderende stjerner i Melkeveis galaksen også viser mindre støv enn forutsagt, hadde astronomer håpet at supernovaer i den mindre utviklede Lille Magellanic Cloud ville stemme overens med modellene sine.
"Det meste av det forrige arbeidet var kun fokusert på galaksen vår fordi vi ikke hadde nok oppløsning til å se lenger bort i andre galakser," sa astrofysiker Snezana Stanimirovic, forskningsansvarlig ved UC Berkeley. “Men med Spitzer kan vi få virkelig høye oppløsningsobservasjoner av den lille magellanske skyen, som ligger 200 000 lysår unna. Fordi supernovaer i Small Magellanic Cloud opplever forhold som ligner de vi forventer for tidlige galakser, er dette en unik test av støvdannelse i det tidlige universet. ”
Stanimirovic rapporterer om sine funn i en presentasjon og pressemøte i dag (tirsdag 6. juni) på et møte i American Astronomical Society i Calgary, Alberta, Canada.
Stanimirovic spekulerer i at avviket mellom teori og observasjoner kan være resultat av noe som påvirker effektiviteten som tunge elementer kondenserer til støv, fra en mye høyere rate av støvødeleggelse i energiske supernova sjokkbølger, eller fordi astronomer mangler en veldig stor mengde mye kaldere støv som kan være skjult for infrarøde kameraer.
Dette funnet antyder også at alternative steder for støvdannelse, særlig den kraftige vinden fra massive stjerner, kan være viktigere bidragsytere til støvbassenget i eldgamle galakser enn supernovaer.
Massive stjerner - det vil si stjerner som er 10 til 40 ganger større enn solen vår - antas å avslutte livet med en massiv kollaps av kjernene deres som blåser bort de ytre lagene i stjernene, spyr ut tunge elementer som silisium, karbon og jern i ekspanderende sfæriske skyer. Dette støvet antas å være kilden til materiale for dannelse av en ny generasjon stjerner med mer tunge elementer, såkalte "metaller", i tillegg til den mye rikere hydrogen og heliumgass.
Stanimirovic og kolleger ved UC Berkeley, Harvard University, California Institute of Technology (Caltech), Boston University, og flere internasjonale institutter danner et samarbeid kalt Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Gruppen drar fordel av Spitzer-teleskopets enestående oppløsning for å studere interaksjoner i galaksen mellom store stjerner, molekylære støvskyer og deres miljø.
I følge Alberto Bolatto, en forskningsansvarlig ved UC Berkeley og hovedetterforsker av S3MC-prosjektet, er "Small Magellanic Cloud som et laboratorium for å teste støvdannelse i galakser med forhold som er mye nærmere galaksene i det tidlige universet."
"Det meste av strålingen produsert av supernova-rester blir avgitt i den infrarøde delen av spekteret," sa Bryan Gaensler fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass. "Med Spitzer kan vi endelig se hvordan disse objektene virkelig ser ut .”
Kalt en dverg uregelmessig galakse, den lille magellanske skyen og dens følgesvenn, den store magellanske skyen, går i bane rundt den mye større melkeveien. Alle tre er rundt 13 milliarder år gamle. Over eoner har Melkeveien presset og trukket disse satellittgalakseene, og skapt indre turbulens som sannsynligvis er ansvarlig for den langsommere stjernedannelsen, og dermed den langsomme utviklingen som gjør at Small Magellanic Cloud ser ut som mye yngre galakser sett lenger unna.
"Denne galaksen har virkelig hatt en vill fortid," sa Stanimirovic. På grunn av dette er imidlertid “støvinnholdet og overfloden av tunge elementer i Lille Magellanic Cloud mye lavere enn i vår galakse,” sa hun, “mens det interstellare strålingsfeltet fra stjerner er mer intenst enn i Melkeveis galaksen . Alle disse elementene var til stede i det tidlige universet. ”
Takket være 50 timers observasjon med Spitzers infrarøde array-kamera (IRAC) og Multiband Imaging Photometer (MIPS), avbildet S3MC-undersøkelsesteamet den sentrale delen av galaksen i 2005. I ett stykke av dette bildet la Stanimirovic merke til en rød sfærisk boble som hun oppdaget samsvarte nøyaktig med en kraftig røntgenkilde som tidligere ble observert av NASAs Chandra X-ray Observatory satellitt. Ballen viste seg å være en supernova-rest, 1E0102.2-7219, mye studert de siste årene i optiske, røntgen- og radiobånd, men aldri før sett i det infrarøde.
Infrarød stråling sendes ut av varme gjenstander, og faktisk, stråling fra supernova-rest, synlig i bare ett bølgelengde-bånd, indikerte at den 1000 år gamle støvboblen var nesten jevn 120 Kelvin, tilsvarende 244 grader Fahrenheit under null. E0102, blant den yngste tredjedelen av alle kjente supernova-rester, skyldtes trolig en eksplosjon av en stjerne som er 20 ganger så stor som solen, og søppelet har utvidet seg til rundt 1000 kilometer per sekund (2 millioner miles per time) siden den gang.
De infrarøde dataene ga en mulighet til å se om tidligere generasjoner av stjerner - de med lave mengder av tungmetaller - tilsvarer nærmere dagens teorier om støvdannelse i eksploderende supermassive stjerner. Dessverre var støvmengden - nesten en promille av solenes masse - minst 100 ganger mindre enn forutsagt, i likhet med situasjonen med den kjente supernova-resten Cassiopeia A i Melkeveien.
S3MC-teamet planlegger fremtidige spektroskopiske observasjoner med Spitzer-teleskopet som vil gi informasjon om den kjemiske sammensetningen av støvkorn dannet i supernovaeksplosjoner.
Arbeidet ble sponset av National Aeronautics and Space Administration og National Science Foundation.
NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California, administrerer Spitzer Space Telescope-oppdraget for NASAs Science Mission Directorate, med base i Washington, D.C. Vitenskapelige operasjoner utføres ved Spitzer Science Center på Caltech, også i Pasadena. JPL er en divisjon av Caltech.
Originalkilde: UC Berkeley News Release
