in 1572, De Deense astronoom Tycho Brahe was een van degenen die een nieuw helder object in het sterrenbeeld Cassiopeia opmerkte. Brandstof toevoegen aan het intellectuele vuur dat Copernicus begon, Tycho toonde aan dat deze "nieuwe ster" ver buiten de maan was, en dat het mogelijk was dat het heelal voorbij de zon en planeten zou veranderen.

Astronomen weten nu dat de nieuwe ster van Tycho helemaal niet nieuw was. Het betekende eerder de dood van een ster in een supernova, een explosie die zo helder is dat hij het licht van een heel sterrenstelsel kan overtreffen. Deze specifieke supernova was een Type Ia, die optreedt wanneer een witte dwergster materiaal trekt van, of fuseert met, een nabijgelegen begeleidende ster totdat een gewelddadige explosie wordt geactiveerd. De witte dwergster is uitgewist, waardoor zijn puin de ruimte in raast.

Zoals met veel supernovaresten, het overblijfsel van de Tycho-supernova, zoals het tegenwoordig bekend is (of "Tycho, " in het kort), gloeit fel in röntgenlicht omdat schokgolven - vergelijkbaar met sonische knallen van supersonische vliegtuigen - gegenereerd door de stellaire explosie het stellaire puin tot miljoenen graden verwarmen. In zijn twee decennia van werking, NASA's Chandra X-ray Observatory heeft ongeëvenaarde röntgenfoto's gemaakt van veel supernovaresten.

Chandra onthult een intrigerend patroon van heldere klonten en zwakkere gebieden in Tycho. Wat veroorzaakte dit struikgewas in de nasleep van deze explosie? Heeft de explosie zelf deze klonterigheid veroorzaakt, of was het iets dat daarna gebeurde?

Deze nieuwste afbeelding van Tycho uit Chandra geeft aanwijzingen. Om de klonten in het beeld en het driedimensionale karakter van Tycho te benadrukken, wetenschappers selecteerden twee smalle bereiken van röntgenstralingsenergieën om materiaal te isoleren (silicium, rood gekleurd) weg van de aarde, en naar ons toe bewegen (ook silicium, blauw gekleurd). De andere kleuren in de afbeelding (geel, groente, blauw groen, oranje en paars) tonen een breed scala aan verschillende energieën en elementen, en een mengsel van bewegingsrichtingen. In deze nieuwe samengestelde afbeelding, Chandra's röntgengegevens zijn gecombineerd met een optisch beeld van de sterren in hetzelfde gezichtsveld van de Digitized Sky Survey.

Door het Chandra-beeld van Tycho te vergelijken met twee verschillende computersimulaties, onderzoekers konden hun ideeën toetsen aan feitelijke gegevens. Een van de simulaties begon met klonterig puin van de explosie. De andere begon met glad puin van de explosie en daarna verscheen de klonterigheid toen de supernovarest zich ontwikkelde en kleine onregelmatigheden werden vergroot.

Vervolgens werd een statistische analyse gebruikt met een techniek die gevoelig is voor het aantal en de grootte van klonten en gaten in afbeeldingen. Resultaten vergelijken voor de Chandra en gesimuleerde afbeeldingen, wetenschappers ontdekten dat het overblijfsel van de Tycho-supernova sterk lijkt op een scenario waarin de klonten afkomstig waren van de explosie zelf. Hoewel wetenschappers niet zeker weten hoe, een mogelijkheid is dat de explosie van de ster meerdere ontstekingspunten had, zoals dynamietstaven die tegelijkertijd op verschillende locaties worden afgeschoten.

Het is belangrijk om de details te begrijpen van hoe deze sterren exploderen, omdat het de betrouwbaarheid van het gebruik van Type Ia-supernova's "standaardkaarsen" kan verbeteren, dat wil zeggen, objecten met bekende inherente helderheid, waarmee wetenschappers hun afstand kunnen bepalen. Dit is erg belangrijk voor het bestuderen van de uitdijing van het heelal. Deze supernova's besprenkelen ook elementen zoals ijzer en silicium, die essentieel zijn voor het leven zoals we dat kennen, in de volgende generatie sterren en planeten.

Een paper waarin deze resultaten worden beschreven, verscheen op 10 juli, 2019 nummer van The Astrofysisch tijdschrift en is online beschikbaar. De auteurs zijn Toshiki Sato (RIKEN in Saitama, Japan, en NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland), John (Jack) Hughes (Rutgers University in Piscataway, New Jersey), Brian Williams, (NASA's Goddard Space Flight Center), en Mikio Morii (The Institute of Statistical Mathematics in Tokyo, Japan).

Een ander team van astronomen, geleid door Gilles Ferrand van RIKEN in Saitama, Japan, heeft hun eigen driedimensionale computermodellen geconstrueerd van een Type Ia-supernovarest die in de loop van de tijd verandert. Hun werk laat zien dat initiële asymmetrieën in de gesimuleerde supernova-explosie nodig zijn, zodat het model van het daaropvolgende supernova-overblijfsel sterk lijkt op het Chandra-beeld van Tycho, op een vergelijkbare leeftijd. Deze conclusie is vergelijkbaar met die van Sato en zijn team.

Een paper waarin de resultaten van Ferrand en co-auteurs worden beschreven, verscheen op 1 juni, 2019 nummer van The Astrofysisch tijdschrift en is online beschikbaar.