Tolmune supernoova jäänuk. Pilt suuremalt
Supernova jäänuk Väikeses Magellaani pilves on vaid 1000 aastat vana; tehes sellest ühe noorima, mis kunagi avastatud. Praegused teooriad supernoovade kohta ennustavad, et sellel peaks olema 100 korda suurem tolm, mida astronoomid suudavad tuvastada. Võimalik, et supernoova lööklaine takistas tolmu teket või suures koguses külmemat tolmu pole lihtsalt infrapunainstrumendid näinud.
Üks teadaolevatest noorimatest supernoova jäänustest, hõõguv punane tolmupall, mille tekitas lähedalasuvas galaktikas, Väikeses Magellaani pilves asuva supermassiivse tähe plahvatus 1000 aastat tagasi, ilmutab sama probleemi nagu meie enda galaktika tähtede plahvatus: liiga vähe tolmu .
California Berkeley ülikooli astronoomide hiljutised mõõtmised NASA Spitzeri kosmoseteleskoobiga infrapunakaameraid kasutades näitavad kõige rohkem sajandikku tolmukogusest, mida ennustavad tuum-kokkuvarisemise supernoovade praegused teooriad, vaevalt Päikesesüsteemi planeetide massist. .
See lahknevus on väljakutse teadlastele, kes püüavad mõista tähtede päritolu varases universumis, sest usutakse, et peamiselt plahvatavatest tähtedest toodetud tolm soodustab uue põlvkonna tähtede moodustumist. Ehkki Linnutee galaktikas leiduvate supermassiivsete plahvatusohtlike tähtede jäänused näitavad ka vähem tolmu, kui ennustati, lootsid astronoomid, et vähem arenenud väikeses Magellaani pilves olevad supernoovad vastavad nende mudelitele paremini.
"Suurem osa varasemast tööst oli keskendunud ainult meie galaktikale, kuna meil ei olnud piisavalt eraldusvõimet, et vaadata kaugemale teistesse galaktikatesse," ütles UC Berkeley teadlasest astrofüüsik Snezana Stanimirovic. „Kuid Spitzeriga saame tõesti 200 000 valgusaasta kaugusel asuva väikese Magellaani pilve tõeliselt kõrge eraldusvõimega vaatlusi. Kuna väikeses Magellaani pilves olevad supernoovad kogevad tingimusi, mis on sarnased varajaste galaktikate eeldustega, on see ainulaadne proov tolmu teket varases universumis. "
Stanimirovic teatab oma tähelepanekutest täna (teisipäeval, 6. juunil) Kanadas Alberta Calgarys asuvas Ameerika astronoomiaühingu koosolekul peetud ettekandes ja pressibriifingus.
Stanimirovic spekuleerib, et teooria ja vaatluste lahknevus võib tuleneda asjaolust, mis mõjutab raskete elementide tolmuks kondenseerumise tõhusust, energilise supernoova lööklainete palju suuremat tolmu hävitamise kiirust või seetõttu, et astronoomidel puudub väga suur hulk palju külmemaid teemasid. tolm, mida saaks infrapunakaamerate eest varjata.
See leid viitab ka sellele, et alternatiivsed tolmu tekkimise kohad, eriti massiivsete tähtede tugevad tuuled, võivad ürgsete galaktikate tolmukogumisse olla olulisemad kui supernoovad.
Arvatakse, et massiivsed tähed - st tähed, mis on meie päikesest 10–40 korda suuremad - lõpetavad oma elu tuumade massilise kokkuvarisemisega, mis puhub tähtede väliskihid eemale, eraldades sellised rasked elemendid nagu räni, süsinik ja raud laienevates sfäärilistes pilvedes. Arvatakse, et see tolm on lisaks palju rikkalikumale vesiniku- ja heeliumgaasile ka uue põlvkonna tähtede moodustamiseks, milles on ka raskemaid elemente, nn metalle.
Stanimirovic ja tema kolleegid UC Berkeley'st, Harvardi ülikoolist, California Tehnoloogiainstituudist (Caltech), Bostoni ülikoolist ja mitmetest rahvusvahelistest instituutidest moodustavad koostöö nimega Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Rühm kasutab Spitzeri teleskoobi enneolematut eraldusvõimet, et uurida galaktikas koostoimeid massiivsete tähtede, molekulaarsete tolmupilvede ja nende keskkonna vahel.
UC Berkeley teadlase ja S3MC projekti peauurija Alberto Bolatto sõnul "on väike Magellaani pilv justkui labor, kus katsetada tolmu teket galaktikates tingimustes, mis on varase universumi galaktikatega võrreldes palju lähedasemad."
"Suurem osa supernoova jäänuste tekitatavast kiirgusest eraldub spektri infrapunaosas," ütles Bryan Gaensler Harvardi-Smithsoni astrofüüsika keskusest Cambridge'is, Massachusetts. "Spitzeriga saame lõpuks näha, millised need objektid tegelikult välja näevad. . ”
Kutsutud kääbusregulaarseks galaktikaks tiirleb Väike Magellaani pilv ja tema kaaslane Suur Magellaani pilv palju suuremat Linnuteed. Kõik kolm on umbes 13 miljardit aastat vanad. Linnutee on eoonide kohal neid satelliitgalaktikaid edasi tõuganud ja loonud, luues sisemise turbulentsi, mis tõenäoliselt põhjustab tähtede moodustumise aeglasemat kiirust ja seega aeglustunud evolutsiooni, mis paneb Väikese Magellaani pilve nägema palju nooremate galaktikatena, mida kaugemal näha.
"Sellel galaktikal on tõesti olnud metsik minevik," ütles Stanimirovic. Seetõttu on "väikeses Magellaani pilves tolmu sisaldus ja raskete elementide arv palju väiksem kui meie galaktikas," ütles ta, "kuigi tähtedevaheline tähtedevaheline kiirgusväli on intensiivsem kui Linnutee galaktikas . Kõik need elemendid olid olemas varases universumis. ”
Tänu 50-tunnisele vaatlusele Spitzeri infrapunakaamera (IRAC) ja mitmeribalise kujutise fotomeetri (MIPS) abil kujutas S3MC uuringurühm galaktika keskosa 2005. aastal. Selle pildi ühes tükis märkas Stanimirovic punast sfäärilist mulli, mis ta avastas, et see vastas täpselt võimsa röntgenikiirguse allikaga, mida NASA oli varem vaadanud Chandra röntgeniseirekeskuse satelliidilt. Pall osutus supernoova jäänukiks 1E0102.2-7219, mida on viimastel aastatel palju uuritud optiliste, röntgenikiirguse ja raadio sagedusalade alal, kuid mida pole kunagi varem infrapunakiirgus nähtud.
Infrapunakiirgust eraldavad soojad objektid ja tegelikult näitas ainult ühes lainepikkuse vahemikus nähtav supernoova jäänusest tulenev kiirgus, et 1000-aastase tolmumulli temperatuur oli ühtlaselt 120 Kelvini, mis vastab 244 kraadi Fahrenheiti alla nulli. E0102, mis oli kõigi teadaolevate supernoovade jäänuste hulgas noorim kolmandik, tulenes arvatavasti 20-kordse päikese suuruse tähe plahvatusest ning praht on sellest ajast alates laienenud kiirusega umbes 1000 kilomeetrit sekundis (2 miljonit miili tunnis).
Infrapunaandmed andsid võimaluse näha, kas varasemate tähtede põlvkonnad - need, milles on raskemetallide arvukus - vastavad paremini praegustele teooriatele tolmu moodustumise kohta supermassiivsete tähtede plahvatusel. Kahjuks oli tolmu kogust - ligi tuhandik Päikese massist - vähemalt 100 korda vähem, kui ennustati, sarnaselt olukorraga Linnuteel tuntud supernoova jäänukiga Cassiopeia A.
S3MC meeskond kavandab Spitzeri teleskoobi abil tulevikus spektroskoopilisi vaatlusi, mis annavad teavet supernoova plahvatustes moodustunud tolmuterade keemilise koostise kohta.
Töö sponsoreerisid Riiklik Lennundus- ja Kosmosevalitsus ning Riiklik Teadusfond.
NASA reaktiivjõudude laboratoorium Californias Pasadenas juhib NASA teadusmissiooni direktoraadi Spitzeri kosmoseteleskoobi missiooni, mis asub Washingtonis, D.C. Teadusoperatsioonid viiakse läbi Spitzeri teaduskeskuses Caltechis, ka Pasadenas. JPL on Caltechi jaoskond.
Algne allikas: UC Berkeley pressiteade
