Коли зірки добудуться до кінця свого життєвого циклу, багато людей підірватимуть їхні зовнішні шари у вибухонебезпечному процесі, відомому як суперна Хоча астрономи багато дізналися про це явища, завдяки складним інструментам, які здатні вивчати їх у декількох довжинах хвиль, є ще багато чого, що ми не знаємо про наднови та їх залишки.
Наприклад, досі залишаються невирішеними питання щодо механізмів, які живлять виникаючі ударні хвилі від наднової. Однак нещодавно міжнародна команда дослідників використовувала дані, отримані рентгенівською обсерваторією Чандра сусідньої супернової (SN1987A), та нові симуляції для вимірювання температури атомів у результаті ударної хвилі.
Нещодавно у науковому журналі з'явилося дослідження під назвою "Ударне нагрівання ударних важких іонів у SN 1987A" Природа. Команду очолювали Марко Міцелі та Сальваторе Орландо з Університету Палермо, Італія, і її складали члени Національного інституту астрофізики (INAF), Інституту прикладних проблем механіки та математики та Державного штату Пенсильванії та Північно-Західного університету .
Заради свого дослідження команда поєднала спостереження Чандри SN 1987A з імітацією для вимірювання температури атомів у ударній хвилі наднової. Роблячи це, команда підтвердила, що температура атомів пов'язана з їхньою атомною вагою, в результаті чого дається відповідь на давнє запитання про ударні хвилі та механізми, що їх живлять.
Як заявив Девід Берроуз, професор астрономії та астрофізики штату Пенн і співавтор дослідження, у прес-релізі штату Пенн:
«Вибухи Супернової та їх залишки забезпечують космічні лабораторії, які дозволяють нам досліджувати фізику в екстремальних умовах, які не можна дублювати на Землі. Сучасні астрономічні телескопи та прилади, як наземні, так і космічні, дозволили нам здійснити детальні дослідження залишків наднової в нашій галактиці та довколишніх галактиках. Ми регулярно проводили спостереження за залишком наднової сверхнової SN1987A за допомогою рентгенівської обсерваторії Чандра, найкращого рентгенівського телескопа в світі, оскільки незабаром після запуску Чандри було запущено в 1999 році, і використовували симуляції, щоб відповісти на давні питання щодо ударних хвиль. "
Коли більші зірки зазнають гравітаційного колапсу, вибух, що виникає, виштовхує матеріал назовні зі швидкістю до однієї десятої швидкості світла, штовхаючи ударні хвилі в навколишній міжзоряний газ. Там, де ударна хвиля зустрічає повільний газ, що оточує зірку, у вас є "ударний фронт". Ця перехідна зона нагріває прохолодний газ до мільйонів градусів і призводить до випромінювання рентгенівських променів, які можна спостерігати.
Деякий час астрономи цікавились цим регіоном ударної хвилі наднової, оскільки це знаменує перехід між вибуховою силою вмираючої зірки та навколишнім газом. Як Берроуз уподібнював це:
«Перехід подібний до того, який спостерігається в кухонній раковині, коли швидкісний потік води потрапляє в умивальник, плавно витікаючи назовні, поки він різко не стрибне у висоту і не стає бурхливим. Ударні фронти широко вивчені в атмосфері Землі, де вони трапляються в надзвичайно вузькому регіоні. Але в космосі ударні переходи поступові і можуть не впливати на атоми всіх елементів однаково ».
Досліджуючи температуру різних елементів заднього ударного фронту наднової, астрономи сподіваються покращити наше розуміння фізики шокового процесу. Хоча очікувалося, що температура елементів буде пропорційною їх атомній вазі, точні вимірювання були важкими. Не тільки попередні дослідження призвели до суперечливих результатів, вони також не змогли включити важкі елементи до своїх аналізів.
Для вирішення цього питання команда подивилася на Supernova SN1987A, що знаходиться у Великій магеллановій хмарі і вперше стала очевидною в 1987 році. Крім того, вона була першою суперновою, яку було видно неозброєним оком з часів Супернової Кеплера (1604 р.), спочатку слід вивчити всі довжини хвиль світла (від радіохвиль до рентгенівських та гамма-хвиль) за допомогою сучасних телескопів.
Якщо попередні моделі SN 1987A, як правило, покладалися на одиничні спостереження, дослідницька група використовувала тривимірні чисельні моделювання, щоб показати еволюцію наднової. Потім вони порівняли їх із рентгенівськими спостереженнями, наданими Чандрою, щоб точно виміряти атомні температури, що підтвердило їхні очікування.
"Зараз ми можемо точно виміряти температури важких елементів, як кремній і залізо, і ми показали, що вони дійсно дотримуються залежності, що температура кожного елемента пропорційна атомній вазі цього елемента", - сказав Берроуз. "Цей результат вирішує важливу проблему в розумінні астрофізичних ударних хвиль і покращує наше розуміння ударного процесу".
Це останнє дослідження є важливим кроком для астрономів, наближаючи їх до розуміння механіки наднової. Розкриваючи їх таємниці, ми готові дізнатися більше про процес, який є основоположним для космічної еволюції, а саме як смерть зірок впливає на навколишній Всесвіт.
