Wat blijft er over van de ster die in 1987 net buiten ons melkwegstelsel explodeerde? Puin heeft het zicht van wetenschappers vertroebeld, maar twee van NASA's röntgentelescopen hebben nieuwe aanwijzingen onthuld.

Sinds astronomen de heldere explosie van een ster op 24 februari hebben vastgelegd, 1987, onderzoekers hebben gezocht naar de platgedrukte stellaire kern die had moeten worden achtergelaten. Een groep astronomen die gegevens van NASA-ruimtemissies en telescopen op de grond gebruikten, hebben het misschien eindelijk gevonden.

Als de eerste met het blote oog zichtbare supernova in ongeveer 400 jaar, Supernova 1987A (of kortweg SN 1987A) wekte grote opwinding bij wetenschappers en werd al snel een van de meest bestudeerde objecten aan de hemel. De supernova bevindt zich in de Grote Magelhaense Wolk, een klein sterrenstelsel met onze eigen Melkweg, slechts ongeveer 170, 000 lichtjaar van de aarde.

Terwijl astronomen toekeken hoe puin naar buiten explodeerde vanaf de plaats van de ontploffing, ze zochten ook naar wat er van de kern van de ster had moeten blijven:een neutronenster.

Gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en niet eerder gepubliceerde gegevens van NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), in combinatie met gegevens van de vorig jaar gerapporteerde Atacama Large Millimeter Array (ALMA), presenteren nu een intrigerende verzameling bewijzen voor de aanwezigheid van de neutronenster in het centrum van SN 1987A.

"34 jaar lang astronomen hebben het stellaire puin van SN 1987A doorzocht om de neutronenster te vinden die we verwachten daar te zijn, " zei de leider van de studie, Emanuele Greco, van de Universiteit van Palermo in Italië. "Er zijn veel hints geweest die doodlopende wegen bleken te zijn, maar we denken dat onze laatste resultaten anders zouden kunnen zijn."

Als een ster ontploft, het stort op zichzelf in voordat de buitenste lagen de ruimte in worden gestraald. De compressie van de kern verandert het in een buitengewoon dicht object, met de massa van de zon in een object geperst met een diameter van slechts ongeveer 10 mijl. Deze objecten worden neutronensterren genoemd, omdat ze bijna uitsluitend uit dicht opeengepakte neutronen bestaan. Het zijn laboratoria van extreme fysica die hier op aarde niet kunnen worden gedupliceerd.

Snel roterende en sterk gemagnetiseerde neutronensterren, pulsars genoemd, produceren een vuurtorenachtige stralingsbundel die astronomen detecteren als pulsen wanneer zijn rotatie de straal door de lucht beweegt. Er is een subset van pulsars die winden van hun oppervlak produceren - soms met bijna de snelheid van het licht - die ingewikkelde structuren van geladen deeltjes en magnetische velden creëren die bekend staan ​​als 'pulsar-windnevels'.

Met Chandra en NuSTAR, het team vond relatief energiezuinige röntgenstralen van SN 1987A's puin dat in omringend materiaal botste. Het team vond ook bewijs van hoogenergetische deeltjes met behulp van NuSTAR's vermogen om meer energetische röntgenstralen te detecteren.

Er zijn twee waarschijnlijke verklaringen voor deze energetische röntgenstraling:ofwel een pulsar-windnevel, of deeltjes die worden versneld tot hoge energieën door de explosiegolf. Dit laatste effect vereist geen aanwezigheid van een pulsar en treedt op over veel grotere afstanden van het centrum van de explosie.

De laatste röntgenstudie ondersteunt het argument voor de pulsar-windnevel - wat betekent dat de neutronenster er moet zijn - door op een aantal fronten te argumenteren tegen het scenario van explosiegolfversnelling. Eerst, de helderheid van de röntgenstralen met hogere energie bleef ongeveer gelijk tussen 2012 en 2014, terwijl de radio-emissie die werd gedetecteerd met de Australia Telescope Compact Array toenam. Dit druist in tegen de verwachtingen voor het explosiegolfscenario. Volgende, auteurs schatten dat het bijna 400 jaar zou duren om de elektronen te versnellen tot de hoogste energieën die worden gezien in de NuSTAR-gegevens, die meer dan 10 keer ouder is dan de leeftijd van het overblijfsel.

"Astronomen hebben zich afgevraagd of er niet genoeg tijd is verstreken om een ​​pulsar te vormen, of zelfs als SN 1987A een zwart gat creëerde, " zei co-auteur Marco Miceli, ook van de Universiteit van Palermo. "Dit is al een paar decennia een voortdurend mysterie, en we zijn erg enthousiast om met dit resultaat nieuwe informatie op tafel te leggen."

De Chandra- en NuSTAR-gegevens ondersteunen ook een 2020-resultaat van ALMA dat mogelijk bewijs leverde voor de structuur van een pulsarwindnevel in de millimetergolflengteband. Hoewel deze "blob" andere mogelijke verklaringen heeft, de identificatie ervan als een pulsar-windnevel zou kunnen worden onderbouwd met de nieuwe röntgengegevens. Dit is meer bewijs dat het idee ondersteunt dat er een neutronenster is achtergelaten.

Als dit inderdaad een pulsar is in het centrum van SN 1987A, het zou de jongste zijn die ooit is gevonden.

"Het zou ongekend zijn om een ​​pulsar sinds zijn geboorte te kunnen bekijken, " zei co-auteur Salvatore Orlando van de Palermo Astronomical Observatory, een onderzoeksfaciliteit van het National Institute for Astrophysics (INAF) in Italië. "Het is misschien een once-in-a-lifetime kans om de ontwikkeling van een baby-pulsar te bestuderen."

Het centrum van SN 1987A is omgeven door gas en stof. De auteurs gebruikten state-of-the-art simulaties om te begrijpen hoe dit materiaal röntgenstralen zou absorberen bij verschillende energieën, waardoor een nauwkeurigere interpretatie van het röntgenspectrum mogelijk is, dat wil zeggen, de hoeveelheid röntgenstraling bij verschillende energieën. Dit stelt hen in staat om in te schatten wat het spectrum van de centrale regio's van SN 1987A is zonder het verduisterende materiaal.

Zoals vaak het geval is, er zijn meer gegevens nodig om de argumenten voor de pulsar-windnevel te versterken. Een toename van radiogolven, vergezeld van een toename van relatief hoogenergetische röntgenstralen in toekomstige waarnemingen, zou tegen dit idee pleiten. Anderzijds, als astronomen een afname van de hoogenergetische röntgenstraling waarnemen, dan zal de aanwezigheid van een pulsar windnevel worden bevestigd.

Het stellaire puin dat de pulsar omringt, speelt een belangrijke rol door de lage-energetische röntgenstraling zwaar te absorberen, waardoor het op dit moment onvindbaar is. Het model voorspelt dat dit materiaal zich de komende jaren zal verspreiden, waardoor het absorberend vermogen afneemt. Dus, de pulsar-emissie zal naar verwachting over ongeveer 10 jaar verschijnen, het bestaan ​​van de neutronenster onthullen.

Een paper waarin deze resultaten worden beschreven, wordt deze week gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , en een preprint is online beschikbaar.