23. februar 1987 nådde lyset fra en gigantisk, eksploderende stjerne Jorden. Arrangementet, som fant sted i Stor Magellanic Cloud, en liten galakse 168 000 lysår unna som sirkler Melkeveien vår, var den nærmeste supernova som skjedde på nesten 400 år, og den første siden oppfinnelsen av moderne teleskoper.
Mer enn 30 år senere har et team brukt røntgenobservasjoner og fysiske simuleringer for å måle temperaturen på elementer i gassen rundt den døde stjernen for første gang. Når de hyperfaste sjokkbølgene fra hjertet av supernovaen smeller til atomer i den omkringliggende gassen, varmer de atomene opp til hundrevis av millioner grader Fahrenheit.
Funnene ble publisert 21. januar i tidsskriftet Nature Astronomy.
Går ut med et smell
Når gigantiske stjerner når alderdom, slenger deres ytre lag av og avkjøles til enorme, resterende strukturer rundt stjernen. Stjernens kjerne skaper en spektakulær supernova-eksplosjon, og etterlater seg enten en ultradense nøytronstjerne eller et svart hull. Sjokkbølger fra eksplosjonen reiser ut med en tidel av lysets hastighet og treffer den omliggende gassen, oppvarmer den og får den til å skinne i lyse røntgenstråler.
NASAs rombaserte Chandra røntgenteleskop har overvåket utslippene fra supernova 1987A, som den døde stjernen er kjent, siden teleskopet ble lansert for 20 år siden. I den tiden har supernova 1987A overrasket forskere gang på gang, fortalte David Burrows, en fysiker ved Pennsylvania State University og medforfatter av den nye artikkelen, til Live Science. "En stor overraskelse var oppdagelsen av en serie med tre ringer rundt den," sa han.
Siden rundt 1997 har sjokkbølgen fra supernova 1987A hatt et samspill med den innerste ringen, kalt ekvatorialringen, sa Burrows. Ved hjelp av Chandra har han og hans gruppe overvåket lyset som ble skapt av sjokkbølgene når de samhandler med ekvatorringen for å lære hvordan gassen og støvet i ringen varmer opp. De ønsket å finne ut temperaturene til forskjellige elementer i materialet etter hvert som sjokkfronten oppsluker det, en langvarig sak som har vært vanskelig å bestemme nøyaktig.
For å hjelpe med målingene laget teamet detaljerte 3D datamaskinsimuleringer av supernovaen som løsnet de mange prosessene under spill - hastigheten på sjokkbølgen, temperaturen på gassen og oppløsningsgrensene for Chandras instrumenter. Derfra klarte de å feste temperaturen på et bredt spekter av elementer, fra lette atomer som nitrogen og oksygen, helt opp til tunge som silisium og jern, sier Burrows. Temperaturene varierte fra millioner til hundrevis av millioner grader.
Funnene gir viktig innsikt i dynamikken til supernova 1987A og hjelper til med å teste modeller av en spesifikk type sjokkfront, fortalte Jacco Vink, en høyenergi-astrofysiker ved University of Amsterdam i Nederland, som ikke var involvert i arbeidet, fortalte Live Vitenskap.
Fordi de ladede partiklene fra eksplosjonen ikke treffer atomer i den omliggende gassen, men snarere sprer gassatomene ved hjelp av elektriske og magnetiske felt, er dette sjokket kjent som et kollisjonsløst sjokk, la han til. Prosessen er vanlig i hele universet, og å forstå den bedre vil hjelpe forskere med andre fenomener, for eksempel solvindens interaksjon med interstellært materiale og kosmologiske simuleringer om dannelsen av storstilt struktur i universet.
