Υπόλοιπο σκονισμένου σουπερνόβα. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Ένα υπόλειμμα σουπερνόβα στο Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο είναι μόλις 1.000 ετών. καθιστώντας το ένα από τα νεότερα που ανακαλύφθηκαν ποτέ. Οι τρέχουσες θεωρίες για τις σουπερνόβες προβλέπουν ότι θα πρέπει να έχει 100 φορές τη σκόνη που μπορούν να ανιχνεύσουν οι αστρονόμοι. Είναι πιθανό ότι τα κρουστικά κύματα του σουπερνόβα εμπόδισαν τον σχηματισμό σκόνης ή μεγάλες ποσότητες ψυχρότερης σκόνης μόλις δεν έχουν δει από υπέρυθρες συσκευές.
Ένα από τα νεότερα υπολείμματα σουπερνόβα που είναι γνωστά, μια λαμπερή κόκκινη μπάλα σκόνης που δημιουργήθηκε από την έκρηξη πριν από 1.000 χρόνια ενός υπερμεγέθους αστεριού σε έναν κοντινό γαλαξία, το Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο, παρουσιάζει το ίδιο πρόβλημα με τα εκρηκτικά αστέρια στον δικό μας γαλαξία: πολύ λίγη σκόνη .
Πρόσφατες μετρήσεις από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ, αστρονόμοι που χρησιμοποιούν κάμερες υπερύθρων πάνω στο διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA δείχνουν, το πολύ, το ένα εκατοστό της ποσότητας σκόνης που προβλέπεται από τις τρέχουσες θεωρίες των υπερκαινοφανών πυρήνα, σχεδόν τη μάζα των πλανητών στο ηλιακό σύστημα .
Η ασυμφωνία αποτελεί πρόκληση για τους επιστήμονες που προσπαθούν να κατανοήσουν την προέλευση των αστεριών στο πρώιμο σύμπαν, επειδή η σκόνη που παράγεται κυρίως από εκρηκτικά αστέρια πιστεύεται ότι δημιουργεί τον σχηματισμό των αστεριών νέας γενιάς. Ενώ τα απομεινάρια των υπερμεγέθων εκρηκτικών αστεριών στον γαλαξία του Γαλαξία δείχνουν επίσης λιγότερη σκόνη από την προβλεπόμενη, οι αστρονόμοι ήλπιζαν ότι οι σουπερνόβες στο λιγότερο εξελιγμένο Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο θα συμφωνούσαν περισσότερο με τα μοντέλα τους.
«Το μεγαλύτερο μέρος της προηγούμενης δουλειάς επικεντρώθηκε μόνο στον γαλαξία μας, επειδή δεν είχαμε αρκετή ανάλυση για να κοιτάξουμε περισσότερο άλλους γαλαξίες», δήλωσε η αστροφυσική Snezana Stanimirovic, ερευνητική συνεργάτης στο UC Berkeley. «Αλλά με τον Spitzer, μπορούμε να λάβουμε παρατηρήσεις πολύ υψηλής ανάλυσης του Μικρού Μαγγελάνου Cloud, το οποίο απέχει 200.000 έτη φωτός. Επειδή οι σουπερνόβα στο Μικρό Μαγγελάνικο σύννεφο βιώνουν συνθήκες παρόμοιες με αυτές που περιμένουμε για τους πρώτους γαλαξίες, αυτό είναι ένα μοναδικό τεστ σχηματισμού σκόνης στο πρώιμο σύμπαν. "
Ο Στάνιμιροβιτς αναφέρει τα ευρήματά του σε παρουσίαση και ενημέρωση τύπου σήμερα (Τρίτη 6 Ιουνίου) σε συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Κάλγκαρυ της Αλμπέρτα του Καναδά.
Ο Στάνιμιροβιτς εικάζει ότι η απόκλιση μεταξύ θεωρίας και παρατηρήσεων θα μπορούσε να προκύψει από κάτι που επηρεάζει την αποτελεσματικότητα με την οποία τα βαριά στοιχεία συμπυκνώνονται στη σκόνη, από έναν πολύ υψηλότερο ρυθμό καταστροφής σκόνης σε ενεργητικά κύματα σοκ σουπερνόβα ή επειδή οι αστρονόμοι χάνουν μια πολύ μεγάλη ποσότητα πολύ πιο κρύου σκόνη που μπορεί να κρύβεται από υπέρυθρες κάμερες.
Αυτό το εύρημα υποδηλώνει επίσης ότι εναλλακτικές τοποθεσίες σχηματισμού σκόνης, ιδίως οι ισχυροί άνεμοι από τεράστια αστέρια, μπορεί να είναι πιο σημαντικοί συντελεστές στην πισίνα σκόνης στους αρχέγονους γαλαξίες από ότι οι σουπερνόβα.
Τα τεράστια αστέρια - δηλαδή, τα αστέρια που είναι 10 έως 40 φορές μεγαλύτερα από τον ήλιο μας - πιστεύεται ότι τελειώνουν τη ζωή τους με μια μαζική κατάρρευση των πυρήνων τους που φυσά μακριά τα εξωτερικά στρώματα των αστεριών, εκτοξεύοντας βαριά στοιχεία όπως πυρίτιο, άνθρακα και σίδηρος στα αναπτυσσόμενα σφαιρικά σύννεφα. Αυτή η σκόνη θεωρείται η πηγή υλικού για το σχηματισμό μιας νέας γενιάς αστεριών με πιο βαριά στοιχεία, τα λεγόμενα «μέταλλα», εκτός από το πολύ πιο άφθονο αέριο υδρογόνο και ήλιο.
Ο Στάνιμιροβιτς και οι συνεργάτες του στο UC Berkeley, στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνια (Caltech), στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και σε πολλά διεθνή ιδρύματα σχηματίζουν μια συνεργασία που ονομάζεται Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Η ομάδα εκμεταλλεύεται την άνευ προηγουμένου ανάλυση του τηλεσκοπίου Spitzer για να μελετήσει τις αλληλεπιδράσεις στον γαλαξία ανάμεσα σε τεράστια αστέρια, σύννεφα μοριακής σκόνης και το περιβάλλον τους.
Σύμφωνα με τον Alberto Bolatto, ερευνητικό συνεργάτη στο UC Berkeley και κύριος ερευνητής του έργου S3MC, «το Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο είναι σαν ένα εργαστήριο για τη δοκιμή σχηματισμού σκόνης σε γαλαξίες με συνθήκες πολύ πιο κοντά σε αυτές των γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν».
"Το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας που παράγεται από τα υπολείμματα σουπερνόβα εκπέμπεται στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος", δήλωσε ο Bryan Gaensler του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics στο Cambridge, Mass. "Με τον Spitzer, μπορούμε τελικά να δούμε πώς μοιάζουν αυτά τα αντικείμενα "
Ονομάστηκε ένας νάνος ακανόνιστος γαλαξίας, το Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο και ο σύντροφος του, το Μεγάλο Μαγγελάνικο Σύννεφο, σε τροχιά του πολύ μεγαλύτερου Γαλαξία. Και οι τρεις είναι ηλικίας περίπου 13 δισεκατομμυρίων ετών. Με την πάροδο των αιώνων, ο Γαλαξίας έχει ωθήσει και τραβήξει αυτούς τους δορυφορικούς γαλαξίες, δημιουργώντας εσωτερικές αναταράξεις πιθανώς υπεύθυνες για τον βραδύτερο ρυθμό σχηματισμού αστεριών, και έτσι η αργή εξέλιξη που κάνει το Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο να μοιάζει με πολύ νεότερους γαλαξίες που φαίνονται πιο μακριά.
«Αυτός ο γαλαξίας είχε πραγματικά ένα άγριο παρελθόν», είπε ο Στάνιμιροβιτς. Εξαιτίας αυτού, ωστόσο, «το περιεχόμενο της σκόνης και η αφθονία των βαρέων στοιχείων στο Μικρό Μαγγελάνικο Σύννεφο είναι πολύ χαμηλότερα από ό, τι στον γαλαξία μας», είπε, «ενώ το πεδίο της διαστρικής ακτινοβολίας από τα αστέρια είναι πιο έντονο από ό, τι στον γαλαξία του Γαλαξία . Όλα αυτά τα στοιχεία υπήρχαν στον πρώιμο κόσμο. "
Χάρη σε 50 ώρες παρατήρησης με το Spitzer's Infrared Array Camera (IRAC) και το Multiband Imaging Photometer (MIPS), η ομάδα έρευνας S3MC απεικόνισε το κεντρικό τμήμα του γαλαξία το 2005. Σε ένα κομμάτι αυτής της εικόνας, ο Stanimirovic παρατήρησε μια κόκκινη σφαιρική φούσκα που ανακάλυψε ότι αντιστοιχούσε ακριβώς με μια ισχυρή πηγή ακτίνων Χ που είχε παρατηρηθεί προηγουμένως από τον δορυφορικό παρατηρητήριο Chandra X-ray της NASA. Η μπάλα αποδείχθηκε ότι ήταν ένα υπολειπόμενο σουπερνόβα, 1E0102.2-7219, που μελετήθηκε πολύ τα τελευταία χρόνια στις οπτικές ζώνες, τις ακτίνες Χ και τις ραδιοφωνικές ζώνες, αλλά ποτέ δεν το είδαμε ποτέ στο υπέρυθρο.
Η υπέρυθρη ακτινοβολία εκπέμπεται από θερμά αντικείμενα, και στην πραγματικότητα, η ακτινοβολία από το υπόλοιπο του σουπερνόβα, ορατή σε μία μόνο ζώνη μήκους κύματος, έδειξε ότι η φυσαλίδα σκόνης ηλικίας 1.000 ετών ήταν σχεδόν ομοιόμορφα 120 Kelvin, που αντιστοιχεί σε 244 βαθμούς Φαρενάιτ κάτω από το μηδέν. Το E0102, από το νεότερο τρίτο όλων των γνωστών υπολειμμάτων σουπερνόβα, πιθανότατα προήλθε από την έκρηξη ενός αστεριού 20 φορές το μέγεθος του ήλιου και από τότε τα συντρίμμια επεκτείνονται σε περίπου 1.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο (2 εκατομμύρια μίλια την ώρα).
Τα υπέρυθρα δεδομένα παρείχαν την ευκαιρία να δούμε αν οι προηγούμενες γενιές αστεριών - αυτές με χαμηλές αφθονίες βαρέων μετάλλων - αντιστοιχούν πιο στενά στις τρέχουσες θεωρίες σχηματισμού σκόνης σε εκρηκτικά υπερμεγέθη άστρα. Δυστυχώς, η ποσότητα σκόνης - σχεδόν το ένα χιλιοστό της μάζας του Ήλιου - ήταν τουλάχιστον 100 φορές μικρότερη από την προβλεπόμενη, παρόμοια με την κατάσταση με το γνωστό υπόλοιπο της σουπερνόβα Cassiopeia A στον Γαλαξία μας.
Η ομάδα του S3MC σχεδιάζει μελλοντικές φασματοσκοπικές παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο Spitzer που θα παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη χημική σύνθεση των κόκκων σκόνης που σχηματίζονται σε εκρήξεις σουπερνόβα.
Το έργο χρηματοδοτήθηκε από την Εθνική Διοίκηση Αεροναυτικής και Διαστήματος και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Το Jet Propulsion Laboratory της NASA στο Pasadena της Καλιφόρνια, διαχειρίζεται την αποστολή Spitzer Space Telescope για τη Διεύθυνση Επιστημονικής Αποστολής της NASA, με έδρα την Ουάσινγκτον, οι επιστημονικές επιχειρήσεις του D.C. διεξάγονται στο Spitzer Science Center στο Caltech, επίσης στην Pasadena. Το JPL είναι ένα τμήμα της Caltech.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο τύπου UC Berkeley
