science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het begin van een nieuw tijdperk voor Supernova 1987a (update)

Deze nieuwe opname van de supernovarest SN 1987A werd in januari 2017 gemaakt door de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop met behulp van zijn Wide Field Camera 3 (WFC3). Sinds de lancering in 1990 heeft Hubble de uitdijende stofwolk van SN 1987A verschillende keren waargenomen en hielp op deze manier astronomen om deze kosmische explosies beter te begrijpen. Krediet:NASA, ESA, en R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en Gordon and Betty Moore Foundation) en P. Challis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Drie decennia geleden, astronomen zagen een van de helderste exploderende sterren in meer dan 400 jaar. De titanische supernova, genaamd Supernova 1987A (SN 1987A), brandde met de kracht van 100 miljoen zonnen gedurende enkele maanden na zijn ontdekking op 23 februari, 1987.

Sinds die eerste waarneming, SN 1987A is astronomen blijven fascineren met zijn spectaculaire lichtshow. Gelegen in de nabijgelegen Grote Magelhaense Wolk, het is de dichtstbijzijnde supernova-explosie die in honderden jaren is waargenomen en de beste kans voor astronomen tot nu toe om de fasen ervoor te bestuderen, gedurende, en na de dood van een ster.

Om de 30ste verjaardag van SN 1987A te herdenken, nieuwe afbeeldingen, time-lapse-films, een op gegevens gebaseerde animatie gebaseerd op werk onder leiding van Salvatore Orlando bij INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, Italië, en een driedimensionaal model worden vrijgegeven. Door gegevens van NASA's Hubble Space Telescope en Chandra X-ray Observatory te combineren, evenals de internationale Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomen - en het publiek - kunnen SN 1987A verkennen als nooit tevoren.

Hubble heeft SN 1987A sinds 1990 herhaaldelijk waargenomen, honderden afbeeldingen verzamelen, en Chandra begonnen met het observeren van SN 1987A kort na de inzet in 1999. ALMA, een krachtige reeks van 66 antennes, heeft sinds de oprichting millimeter- en submillimetergegevens met een hoge resolutie verzameld over SN 1987A.

Deze afbeelding van de Hubble-ruimtetelescoop toont Supernova 1987A in de Grote Magelhaense Wolk, een naburig sterrenstelsel naar onze Melkweg. Krediet:NASA, ESA, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en Gordon en Betty Moore Foundation), en M. Mutchler en R. Avila (STScI)

"De 30 jaar aan observaties van SN 1987A zijn belangrijk omdat ze inzicht geven in de laatste stadia van stellaire evolutie, " zei Robert Kirshner van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, en de Gordon en Betty Moore Foundation in Palo Alto, Californië.

De laatste gegevens van deze krachtige telescopen geven aan dat SN 1987A een belangrijke drempel heeft overschreden. De supernova-schokgolf beweegt zich voorbij de dichte ring van gas die laat in het leven van de pre-supernova-ster werd geproduceerd toen een snelle uitstroom of wind van de ster in botsing kwam met een langzamere wind die werd gegenereerd in een eerdere rode-reuzenfase van de evolutie van de ster. Wat buiten de ring ligt, is op dit moment slecht bekend, en hangt af van de details van de evolutie van de ster toen het een rode reus was.

"De details van deze overgang zullen astronomen een beter begrip geven van het leven van de gedoemde ster, en hoe het eindigde, " zei Kari Frank van Penn State University, die de laatste Chandra-studie van SN 1987A leidde.

De video begint met een nachtelijk zicht op de Kleine en Grote Magelhaense wolken, satellietstelsels van onze Melkweg. Vervolgens zoomt hij in op een rijk stergeboortegebied in de Grote Magelhaense Wolk. Genesteld tussen bergen van roodgekleurd gas is de vreemd uitziende structuur van Supernova 1987A, het overblijfsel van een geëxplodeerde ster die voor het eerst werd waargenomen in februari 1987. De plaats van de supernova is omgeven door een ring van materiaal die wordt verlicht door een golf van energie van de uitbarsting. Twee vage buitenste ringen zijn ook zichtbaar. Alle drie de ringen bestonden vóór de explosie als fossiele overblijfselen van de activiteit van de gedoemde ster in zijn laatste dagen. Krediet:NASA, ESA, en G. Bacon (STScI)

Supernova's zoals SN 1987A kunnen het omringende gas aanwakkeren en de vorming van nieuwe sterren en planeten veroorzaken. Het gas waaruit deze sterren en planeten ontstaan, wordt verrijkt met elementen zoals koolstof, stikstof, zuurstof en ijzer, die de basiscomponenten zijn van al het bekende leven. Deze elementen worden gesmeed in de pre-supernovaster en tijdens de supernova-explosie zelf, en vervolgens verspreid in hun gaststelsel door supernovaresten uit te breiden. Voortgezette studies van SN 1987A zouden een uniek inzicht moeten geven in de vroege stadia van deze verspreiding.

Enkele hoogtepunten uit onderzoeken met deze telescopen zijn:

Hubble-onderzoeken hebben aangetoond dat de dichte ring van gas rond de supernova gloeit in optisch licht, en heeft een diameter van ongeveer een lichtjaar. De ring was er minstens 20, 000 jaar voordat de ster explodeerde. Een flits van ultraviolet licht van de explosie activeerde het gas in de ring, waardoor het tientallen jaren gloeit.

Deze time-lapse videosequentie van Hubble Space Telescope-beelden onthult dramatische veranderingen in een ring van materiaal rond de geëxplodeerde ster Supernova 1987A. De afbeeldingen, genomen van 1994 tot 2016, laat de effecten zien van een schokgolf van de supernova-ontploffing die de ring inslaat. De ring begint helderder te worden als de schokgolf hem raakt. De ring is ongeveer een lichtjaar in doorsnee. Krediet:NASA, ESA, en R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en Gordon en Betty Moore Foundation), en P. Challis (Harvard-Smithsonian Centrum voor Astrofysica)

De centrale structuur die zichtbaar is in de ring op de Hubble-afbeelding is nu gegroeid tot ongeveer een half lichtjaar in doorsnede. Het meest opvallend zijn twee klodders puin in het midden van de supernovarest die met ongeveer 20 miljoen mijl per uur van elkaar wegrennen.

Van 1999 tot 2013 Chandra-gegevens toonden een groeiende ring van röntgenstraling die gestaag helderder werd. De explosiegolf van de oorspronkelijke explosie barstte door en verhitte de ring van gas rond de supernova, het produceren van röntgenstraling.

In de laatste paar jaren, de ring wordt niet meer helderder in röntgenstralen. Vanaf ongeveer februari 2013 tot de laatste Chandra-waarneming die in september 2015 werd geanalyseerd, is de totale hoeveelheid laagenergetische röntgenstraling constant gebleven. Ook, het linkerondergedeelte van de ring begint te vervagen. Deze veranderingen leveren het bewijs dat de explosiegolf voorbij de ring is verplaatst naar een gebied met minder dicht gas. Dit betekent het einde van een tijdperk voor SN 1987A.

Deze wetenschappelijke visualisatie, met behulp van gegevens uit een computersimulatie, toont Supernova 1987A, als de lichtgevende ring van materiaal die we vandaag zien. Krediet:NASA, ESA, en F. Summers en G. Bacon (STScI); Simulatietegoed:S. Orlando (INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo)

Vanaf 2012 astronomen gebruikten ALMA om de gloeiende overblijfselen van de supernova te observeren, bestuderen hoe het overblijfsel in feite enorme hoeveelheden nieuw stof smeedt van de nieuwe elementen die in de voorouderster zijn gecreëerd. Een deel van dit stof zal zijn weg vinden naar de interstellaire ruimte en kan de bouwstenen worden van toekomstige sterren en planeten in een ander systeem.

Deze waarnemingen suggereren ook dat stof in het vroege heelal waarschijnlijk is gevormd door soortgelijke supernova-explosies.

Astronomen zijn ook nog steeds op zoek naar bewijs van een zwart gat of een neutronenster die door de explosie is achtergelaten. Ze observeerden een flits van neutrino's van de ster net toen deze uitbrak. Deze detectie maakt astronomen vrij zeker van een compact object dat is gevormd toen het centrum van de ster instortte - ofwel een neutronenster of een zwart gat - maar geen enkele telescoop heeft daar ooit bewijs voor gevonden.

  • deze afbeeldingen, genomen tussen 1994 en 2016 door NASA's Hubble Space Telescope, kroniek het ophelderen van een ring van gas rond een ontplofte ster. Krediet:NASA, ESA, en R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en Gordon en Betty Moore Foundation), en P. Challis (Harvard-Smithsonian Centrum voor Astrofysica)

  • Astronomen combineerden waarnemingen van drie verschillende observatoria om dit kleurrijke, multigolflengte afbeelding van de ingewikkelde overblijfselen van Supernova 1987A. Krediet:NASA, ESA, en A. Angelich (NRAO/AUI/NSF); Hubble-tegoed:NASA, ESA, en R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en Gordon en Betty Moore Foundation) Chandra credit:NASA/CXC/Penn State/K. Frank et al.; ALMA-credits:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) en R. Indebetouw (NRAO/AUI/NSF)