NASA's Chandra X-ray Observatory heeft tijdens zijn twee decennia van operaties vele spectaculaire beelden van kosmische verschijnselen vastgelegd, maar misschien wel de meest iconische is de supernovarest Cassiopeia A.

Gelegen omstreeks 11, 000 lichtjaar van de aarde, Cas A (zoals het wordt genoemd) is het gloeiende puinveld dat is achtergelaten nadat een massieve ster is geëxplodeerd. Toen de ster geen brandstof meer had, het stortte op zichzelf in en ontplofte als een supernova, mogelijk kortstondig een van de helderste objecten aan de hemel worden. (Hoewel astronomen denken dat dit rond het jaar 1680 gebeurde, er zijn geen verifieerbare historische gegevens om dit te bevestigen.)

De schokgolven die door deze ontploffing werden gegenereerd, hebben het stellaire wrak en zijn omgeving aangejaagd, waardoor het puin helder gloeit in vele soorten licht, met name röntgenfoto's. Kort nadat Chandra op 23 juli aan boord van de Space Shuttle Columbia werd gelanceerd, 1999, astronomen gaven het observatorium de opdracht om naar Cas A te wijzen. Het was te zien op Chandra's officiële "First Light"-afbeelding, uitgebracht op 26 augustus 1999, en markeerde een baanbrekend moment, niet alleen voor het observatorium, maar voor het gebied van röntgenastronomie. Nabij het centrum van het ingewikkelde patroon van het uitdijende puin van de verbrijzelde ster, het beeld onthuld, Voor de eerste keer, een dicht object dat een neutronenster wordt genoemd en dat de supernova achterliet.

Vanaf dat moment, Chandra is herhaaldelijk teruggekeerd naar Cas A om meer te weten te komen over dit belangrijke object. Een nieuwe video toont de evolutie van Cas A in de loop van de tijd, waardoor kijkers kunnen kijken hoe ongelooflijk heet gas - ongeveer 20 miljoen graden Fahrenheit - in het overblijfsel naar buiten uitzet. Deze röntgengegevens zijn gecombineerd met gegevens van een andere van NASA's "Great Observatories, " de Hubble Ruimtetelescoop, met delicate draadstructuren van koelere gassen met temperaturen van ongeveer 20, 000 graden Fahrenheit. Hubble-gegevens uit een enkele tijdsperiode worden getoond om de veranderingen in de Chandra-gegevens te benadrukken.

De video toont Chandra observaties van Cas A van 2000 tot 2013. In die tijd, een kind kan naar de kleuterschool gaan en afstuderen van de middelbare school. Hoewel de transformatie in dezelfde periode misschien niet zo duidelijk is als die van een student, het is opmerkelijk om een ​​kosmisch object op menselijke tijdschalen te zien veranderen.

Het blauw, buitenste gebied van Cas A toont de uitdijende explosiegolf. De explosiegolf bestaat uit schokgolven, vergelijkbaar met de sonische knallen die worden gegenereerd door een supersonisch vliegtuig. Deze uitdijende schokgolven produceren röntgenstraling en zijn plaatsen waar deeltjes worden versneld tot energieën die ongeveer twee keer hoger zijn dan de krachtigste versneller op aarde, de Large Hadron Collider. Terwijl de explosiegolf naar buiten reist met snelheden van ongeveer 18 miljoen mijl per uur, het ontmoet omringend materiaal en vertraagt, het genereren van een tweede schokgolf - een "omgekeerde schok" genoemd - die achteruit gaat, vergelijkbaar met hoe een file achteruit rijdt vanaf de plaats van een ongeval op een snelweg.

Deze omgekeerde schokken zijn meestal zwak en veel langzamer bewegend dan de explosiegolf. Echter, een team van astronomen onder leiding van Toshiki Sato van RIKEN in Saitama, Japan, en NASA's Goddard Space Flight Center, hebben omgekeerde schokken gemeld in Cas A die helder en snel bewegend lijken, met snelheden tussen ongeveer 5 en 9 miljoen mijl per uur. Deze ongebruikelijke achterwaartse schokken worden waarschijnlijk veroorzaakt doordat de explosiegolf in aanraking komt met klompjes materiaal rondom het overblijfsel, zoals Sato en team bespreken in hun studie van 2018. Hierdoor vertraagt ​​de explosiegolf sneller, die de omgekeerde schok opnieuw activeert, waardoor het helderder en sneller wordt. Deeltjes worden ook versneld tot kolossale energieën door deze naar binnen bewegende schokken, het bereiken van ongeveer 30 keer de energieën van de LHC.

Deze recente studie van Cas A draagt ​​bij aan een lange verzameling Chandra-ontdekkingen in de loop van de 20 jaar van de telescoop. Naast het vinden van de centrale neutronenster, Chandra-gegevens hebben de verdeling onthuld van elementen die essentieel zijn voor het leven dat door de explosie is uitgestoten (hierboven weergegeven), hebben een opmerkelijk driedimensionaal model geconstrueerd van het overblijfsel van een supernova, en nog veel meer.

Wetenschappers creëerden ook een historisch record in optisch licht van Cas A met behulp van fotografische platen van het Palomar Observatory in Californië uit 1951 en 1989 die waren gedigitaliseerd door het programma Digitalized Access to a Sky Century @ Harvard (DASCH), gevestigd in het Centrum voor Astrofysica | Harvard &Smithsonian (CfA). Deze werden gecombineerd met beelden die tussen 2000 en 2011 met de Hubble-ruimtetelescoop zijn gemaakt. Deze langetermijnblik op Cas A stelde astronomen Dan Patnaude van CfA en Robert Fesen van Dartmouth College in staat om meer te leren over de fysica van de explosie en het resulterende overblijfsel van zowel de röntgen- als optische gegevens.

Deze recente studie van Cas A draagt ​​bij aan een lange verzameling Chandra-ontdekkingen in de loop van de 20 jaar van de telescoop. Naast het vinden van de centrale neutronenster, Chandra-gegevens hebben de verspreiding onthuld van elementen die essentieel zijn voor het leven dat door de explosie is uitgestoten. aanwijzingen over de details van hoe de ster explodeerde, en nog veel meer.