Astronomen hebben NASA's Chandra X-ray Observatory gebruikt om materiaal vast te leggen dat met snelheden van meer dan 20 miljoen mijl per uur wegschiet van de plaats van een geëxplodeerde ster. Dit is ongeveer 25, 000 keer sneller dan de geluidssnelheid op aarde.

Kepler's supernovarest is het puin van een ontplofte ster op ongeveer 20, 000 lichtjaar verwijderd van de aarde in ons Melkwegstelsel. In 1604 vroegen astronomen waaronder Johannes Kepler, die de naamgenoot van het object werd, zag de supernova-explosie die de ster vernietigde.

We weten nu dat Kepler's supernovarest de nasleep is van een zogenaamde Type Ia-supernova, waar een kleine dichte ster, bekend als een witte dwerg, overschrijdt een kritische massalimiet na interactie met een begeleidende ster en ondergaat een thermonucleaire explosie die de witte dwerg verbrijzelt en zijn overblijfselen naar buiten lanceert.

De laatste studie volgde de snelheid van 15 kleine "knopen" puin in Kepler's supernovarest, allemaal gloeiend in röntgenstralen. De snelste knoop werd gemeten met een snelheid van 23 miljoen mijl per uur, de hoogste snelheid ooit gedetecteerd van restanten van supernovaresten in röntgenstralen. De gemiddelde snelheid van de knopen is ongeveer 10 miljoen mijl per uur, en de explosiegolf breidt zich uit met ongeveer 15 miljoen mijl per uur. Deze resultaten bevestigen onafhankelijk de ontdekking in 2017 van knopen die reizen met snelheden van meer dan 20 miljoen mijl per uur in Kepler's supernovarest.

Onderzoekers in de laatste studie schatten de snelheden van de knopen door Chandra-röntgenspectra te analyseren, die de intensiteit van röntgenstralen op verschillende golflengten geven, verkregen in 2016. Door de golflengten van kenmerken in het röntgenspectrum te vergelijken met laboratoriumwaarden en het Doppler-effect te gebruiken, ze maten de snelheid van elke knoop langs de zichtlijn van Chandra naar het overblijfsel. Ze gebruikten ook Chandra-afbeeldingen die in 2000 waren verkregen, 2004, 2006 en 2014 om veranderingen in de positie van de knopen te detecteren en hun snelheid loodrecht op onze gezichtslijn te meten. Deze twee metingen gecombineerd om een ​​schatting te geven van de werkelijke snelheid van elke knoop in de driedimensionale ruimte. Een grafiek geeft een visuele verklaring voor hoe bewegingen van knopen in de afbeeldingen en de röntgenspectra werden gecombineerd om de totale snelheden te schatten.

Het werk van 2017 paste dezelfde algemene techniek toe als de nieuwe studie, maar gebruikte röntgenspectra van een ander instrument op Chandra. Dit betekende dat de nieuwe studie preciezere bepalingen had van de snelheden van de knoop langs de zichtlijn en, daarom, de totale snelheden in alle richtingen.

In deze nieuwe reeks van de vier Chandra-afbeeldingen van Keplers supernovarest, rood, groente, en blauw onthullen de lage, medium, respectievelijk hoogenergetische röntgenstralen. De film zoomt in om een ​​aantal van de snelst bewegende knopen te laten zien.

De hoge snelheden in Kepler zijn vergelijkbaar met die wetenschappers hebben gezien bij optische waarnemingen van supernova-explosies in andere sterrenstelsels, slechts enkele dagen of weken na de explosie. ruim voordat decennia later een supernovarest wordt gevormd. Deze vergelijking houdt in dat sommige knopen in Kepler in de ongeveer 400 jaar sinds de explosie nauwelijks zijn afgeremd door botsingen met materiaal rond het overblijfsel.

Op basis van de Chandra-spectra, acht van de 15 knopen bewegen definitief weg van de aarde, maar van slechts twee is bevestigd dat ze er naartoe gaan. (De andere vijf laten geen duidelijke bewegingsrichting zien langs onze gezichtslijn.) Deze asymmetrie in de beweging van de knopen houdt in dat het puin mogelijk niet symmetrisch is langs onze gezichtslijn, maar er moeten meer knopen worden bestudeerd om dit resultaat te bevestigen.

De vier knopen met de hoogste totale snelheden bevinden zich allemaal langs een horizontale band van heldere röntgenstraling. Drie ervan zijn gelabeld in een close-upweergave. Deze vier knopen bewegen allemaal in dezelfde richting en hebben vergelijkbare hoeveelheden elementen zoals silicium, wat suggereert dat de materie in al deze knopen afkomstig is van dezelfde laag van de geëxplodeerde witte dwerg.

Een van de andere snelst bewegende knopen bevindt zich in het "oor" van de rechterkant van het overblijfsel, ter ondersteuning van het intrigerende idee dat de driedimensionale vorm van het puin meer op een voetbal lijkt dan op een uniforme bol. Deze knoop en twee andere zijn gelabeld met pijlen in een close-upweergave.

De verklaring voor het hogesnelheidsmateriaal is onduidelijk. Sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat de supernovarest van Kepler afkomstig is van een ongewoon krachtig Type Ia, wat het snel bewegende materiaal zou kunnen verklaren. Het is ook mogelijk dat de directe omgeving rond het overblijfsel zelf klonterig is, waardoor een deel van het puin door gebieden met een lage dichtheid kan tunnelen en niet erg wordt vertraagd.

Het team van 2017 gebruikte hun gegevens ook om eerdere schattingen van de locatie van de supernova-explosie te verfijnen. Hierdoor konden ze zoeken naar een metgezel van de witte dwerg die mogelijk is achtergebleven na de supernova, en leer meer over de oorzaak van de explosie. Ze vonden een gebrek aan heldere sterren in de buurt van het centrum van het overblijfsel. Dit hield in dat een ster als de zon geen materiaal aan de witte dwerg doneerde totdat deze een kritieke massa had bereikt. In plaats daarvan heeft een fusie tussen twee witte dwergen de voorkeur.

De nieuwe resultaten zijn gerapporteerd in een paper onder leiding van Matthew Millard, van de Universiteit van Texas in Arlington, en gepubliceerd op 20 april, 2020 uitgave van de Astrofysisch tijdschrift .

Een artikel van Toshiki Sato en Jack Hughes rapporteerde de ontdekking van snel bewegende knopen in Kepler's supernovarest en werd gepubliceerd op 20 augustus, 2017 nummer van The Astrofysisch tijdschrift .