Czterysta lat temu obserwatorzy nieba, w tym słynny astronom Johannes Kepler, najlepiej znany jako odkrywca praw ruchu planet, byli zaskoczeni nagłym pojawieniem się „nowej gwiazdy” na zachodnim niebie, rywalizującej z blaskiem pobliskiego planety.
Współcześni astronomowie, korzystając z trzech orbitujących wokół Wielkich Obserwatoriów NASA, odkrywają tajemnice rozszerzających się pozostałości supernowej Keplera, ostatniego takiego obiektu eksplodującego w naszej galaktyce Drogi Mlecznej.
Kiedy pojawiła się nowa gwiazda 9 października 1604 roku, obserwatorzy mogli ją badać jedynie oczami. Teleskop nie zostałby wynaleziony przez kolejne cztery lata. Zespół współczesnych astronomów ma połączone zdolności Wielkich Obserwatoriów NASA, Kosmicznego Teleskopu Spitzera, Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, aby analizować pozostałości promieniowania podczerwonego, światła widzialnego i promieni rentgenowskich. Ravi Sankrit i William Blair z Johns Hopkins University w Baltimore prowadzą zespół.
Połączony obraz przedstawia kulistą osłonę gazu i pyłu o szerokości 14 lat świetlnych i rozszerzającą się z prędkością 6 milionów kilometrów na godzinę (4 miliony mil na godzinę). Obserwacje z każdego teleskopu podkreślają wyraźne cechy supernowej, szybko poruszającej się skorupy materiału bogatego w żelazo, otoczonej przez rozszerzającą się falę uderzeniową zamiatającą międzygwiezdny gaz i pył.
„Badania na wielu długościach fal są absolutnie niezbędne do stworzenia pełnego obrazu ewolucji pozostałości po supernowych” - powiedział Sankrit. Sankrit jest współpracownikiem naukowym Center for Astrophysical Sciences w Hopkins i prowadzi obserwacje astronomów Hubble'a.
„Na przykład dane w podczerwieni są zdominowane przez rozgrzany pył międzygwiezdny, podczas gdy obserwacje optyczne i rentgenowskie próbkują różne temperatury gazu”, dodał Blair. Blair jest profesorem naukowym, Wydział Fizyki i Astronomii w Hopkins i głównym astronomem do obserwacji Spitzera. „Potrzebny jest szereg obserwacji, które pomogą nam zrozumieć złożoną relację między różnymi komponentami” - powiedziała Blair.
Eksplozja gwiazdy to katastrofalne wydarzenie. Wybuch rozrywa gwiazdę i wyzwala w przybliżeniu sferyczną falę uderzeniową, która rozszerza się na zewnątrz z prędkością ponad 35 milionów kilometrów na godzinę (22 mil na godzinę) jak międzygwiezdne tsunami. Fala uderzeniowa rozprzestrzenia się w otaczającej przestrzeni, zamiatając wszelkie drobne międzygwiezdne gazy i pyły w rozszerzającą się skorupę. Gwiezdny wyrzut z eksplozji początkowo wędruje za falą uderzeniową. W końcu łapie wewnętrzną krawędź skorupy i jest podgrzewany do temperatur rentgenowskich.
Obrazy w świetle widzialnym z Advanced Camera for Surveys Hubble'a pokazują, gdzie fala uderzeniowa supernowej uderza w najgęstsze rejony otaczającego gazu. Jasne świecące sęki są gęstymi kępami, które tworzą się za falą uderzeniową. Sankrit i Blair porównali swoje obserwacje Hubble'a z obserwacjami wykonanymi za pomocą teleskopów naziemnych, aby uzyskać dokładniejszą odległość do pozostałości po supernowej około 13 000 lat świetlnych.
Astronomowie użyli Spitzera do zbadania materiału promieniującego w podczerwieni, który pokazuje podgrzane mikroskopijne cząsteczki pyłu, które zostały zmiecione przez falę uderzeniową supernowej. Spitzer jest wystarczająco czuły, aby wykryć zarówno najgęstsze obszary widoczne przez Hubble'a, jak i całą rozszerzającą się falę uderzeniową, kulistą chmurę materiału. Instrumenty na Spitzerze ujawniają również informacje o składzie chemicznym i środowisku fizycznym rozszerzających się chmur gazu i pyłu wyrzucanych w przestrzeń kosmiczną. Pył ten jest podobny do pyłu, który był częścią chmury pyłu i gazu, które uformowały Słońce i planety w naszym Układzie Słonecznym.
Dane rentgenowskie Chandra pokazują regiony bardzo gorącego gazu. Najgorętszy gaz, promieniowanie rentgenowskie o wyższej energii, znajduje się przede wszystkim w regionach bezpośrednio za frontem uderzeniowym. Regiony te pojawiają się również w obserwacjach Hubble'a, a także wyrównują się do słabego brzegu materiału widocznego w danych Spitzera. Chłodniejszy gaz rentgenowski, promieniowanie rentgenowskie o niższej energii, znajduje się w grubej wewnętrznej skorupie i oznacza lokalizację materiału wyrzuconego z eksplodującej gwiazdy.
Przez ostatnie 1000 lat w naszej Drodze Mlecznej było sześć znanych supernowych. Kepler jest jedynym, dla którego astronomowie nie wiedzą, jaki rodzaj gwiazdy eksplodował. Łącząc informacje ze wszystkich trzech wielkich obserwatoriów, astronomowie mogą znaleźć wskazówki, których potrzebują. „To naprawdę sytuacja, w której suma jest większa niż suma części” - powiedziała Blair. „Po zakończeniu analizy będziemy mogli odpowiedzieć na kilka pytań dotyczących tego zagadkowego obiektu”.
Zdjęcia i dodatkowe informacje są dostępne na stronie http://www.nasa.gov, http://hubblesite.org/news/2004/29, http://chandra.harvard.edu, http://spitzer.caltech.edu , http: //www.jhu.edu/news_info/news/, http://heritage.stsci.edu/2004/29 i http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/kepler.html.
Oryginalne źródło: NASA / JPL News Release
