Zakurzona resztka supernowej. Kliknij, aby powiększyć
Resztka supernowej w Małym Obłoku Magellana ma zaledwie 1000 lat; co czyni go jednym z najmłodszych, jakie kiedykolwiek odkryto. Obecne teorie na temat supernowych przewidują, że powinien on mieć 100 razy więcej pyłu, jaki astronomowie mogą wykryć. Możliwe, że fale uderzeniowe supernowej zapobiegają tworzeniu się pyłu lub duże ilości zimnego pyłu nie zostały zauważone przez instrumenty na podczerwień.
Jedna z najmłodszych znanych pozostałości supernowych, świecąca czerwona kula pyłu stworzona przez wybuch 1000 lat temu supermasywnej gwiazdy w pobliskiej galaktyce, Mała Chmura Magellana, wykazuje ten sam problem jak wybuchanie gwiazd w naszej własnej galaktyce: zbyt mało pyłu .
Ostatnie pomiary przeprowadzone przez University of California, Berkeley, astronomowie używający kamer na podczerwień na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Spitzer NASA pokazują, co najwyżej, jedną setną ilości pyłu przewidywaną przez obecne teorie supernowych o zapadaniu się jądra, zaledwie masę planet w Układzie Słonecznym .
Rozbieżność stanowi wyzwanie dla naukowców próbujących zrozumieć pochodzenie gwiazd we wczesnym wszechświecie, ponieważ uważa się, że pył powstały głównie z gwiazd eksplodujących zaszczepia powstawanie gwiazd nowej generacji. Podczas gdy pozostałości supermasywnych eksplodujących gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej również wykazują mniej pyłu niż przewidywano, astronomowie mieli nadzieję, że supernowe w mniej rozwiniętej Małej Obłoku Magellana będą bardziej zgodne z ich modelami.
„Większość wcześniejszych prac koncentrowała się tylko na naszej galaktyce, ponieważ nie mieliśmy wystarczającej rozdzielczości, aby spojrzeć dalej w inne galaktyki” - powiedziała astrofizyk Snezana Stanimirovic, współpracownik naukowy w UC Berkeley. „Ale dzięki Spitzer możemy uzyskać naprawdę wysoką rozdzielczość obserwacji Małej Chmury Magellana, która znajduje się w odległości 200 000 lat świetlnych. Ponieważ supernowe w Małym Obłoku Magellana doświadczają warunków podobnych do tych, których oczekujemy dla wczesnych galaktyk, jest to wyjątkowy test formowania się pyłu we wczesnym wszechświecie. ”
Stanimirovic relacjonuje swoje odkrycia w prezentacji i briefingu prasowym dzisiaj (wtorek, 6 czerwca) na spotkaniu American Astronomical Society w Calgary, Alberta, Kanada.
Stanimirovic spekuluje, że rozbieżność między teorią a obserwacjami może wynikać z czegoś, co wpływa na wydajność, z jaką ciężkie pierwiastki ulegają kondensacji w pył, ze znacznie wyższego wskaźnika niszczenia pyłu w energetycznych falach uderzeniowych supernowych lub z powodu braku bardzo dużej ilości astronomów kurz, który można ukryć przed kamerami na podczerwień.
Odkrycie to sugeruje również, że alternatywne miejsca powstawania pyłu, w szczególności potężne wiatry masywnych gwiazd, mogą być ważniejszymi czynnikami przyczyniającymi się do puli pyłu w pierwotnych galaktykach niż supernowe.
Uważa się, że gwiazdy masywne - czyli od 10 do 40 razy większe niż nasze Słońce - kończą swoje życie masowym zapadnięciem się ich rdzeni, które odrywają zewnętrzne warstwy gwiazd, wyrzucając ciężkie pierwiastki, takie jak krzem, węgiel i żelazo w rozszerzających się kulistych chmurach. Uważa się, że pył ten jest źródłem materiału do formowania się nowej generacji gwiazd z cięższymi pierwiastkami, tak zwanymi „metalami”, oprócz znacznie większej ilości wodoru i gazu helowego.
Stanimirovic i współpracownicy z UC Berkeley, Harvard University, California Institute of Technology (Caltech), Boston University i kilku międzynarodowych instytutów nawiązali współpracę pod nazwą Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Grupa wykorzystuje niespotykaną rozdzielczość teleskopu Spitzera do badania interakcji w galaktyce między masywnymi gwiazdami, chmurami pyłu molekularnego i ich otoczeniem.
Według Alberto Bolatto, współpracownika z UC Berkeley i głównego badacza projektu S3MC, „Mała Chmura Magellana jest jak laboratorium do testowania powstawania pyłu w galaktykach w warunkach znacznie bliższych galaktykom we wczesnym wszechświecie”.
„Większość promieniowania wytwarzanego przez pozostałości po supernowych jest emitowana w podczerwieni części widma”, powiedział Bryan Gaensler z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts. „Dzięki Spitzer możemy wreszcie zobaczyć, jak naprawdę wyglądają te obiekty . ”
Nazywana nieregularną galaktyką karłowatą, Mała Chmura Magellana i jej towarzysz, Duża Chmura Magellana, krążą po znacznie większej Drodze Mlecznej. Wszystkie trzy mają około 13 miliardów lat. Przez eony Droga Mleczna popychała i przyciągała te galaktyki satelitarne, tworząc wewnętrzne turbulencje prawdopodobnie odpowiedzialne za wolniejsze tempo formowania się gwiazd, a tym samym spowolnioną ewolucję, która sprawia, że Mała Chmura Magellana wygląda jak znacznie młodsze galaktyki widziane dalej.
„Ta galaktyka ma naprawdę dziką przeszłość” - powiedział Stanimirovic. Jednak z tego powodu „zawartość pyłu i obfitość ciężkich pierwiastków w Małym Obłoku Magellana są znacznie niższe niż w naszej galaktyce”, powiedziała, „podczas gdy międzygwiezdne pole promieniowania gwiazd jest intensywniejsze niż w galaktyce Drogi Mlecznej . Wszystkie te elementy były obecne we wczesnym wszechświecie. ”
Dzięki 50 godzinom obserwacji kamerą podczerwieni Spitzera (IRAC) i fotometrem wielopasmowym (MIPS) zespół badawczy S3MC zobrazował centralną część galaktyki w 2005 r. Na jednym z tych zdjęć Stanimirovic zauważył czerwoną kulę, która odkryła, że odpowiada dokładnie potężnemu źródłu promieniowania rentgenowskiego zaobserwowanemu wcześniej przez satelitę Chandra X-ray Observatory NASA. Kula okazała się pozostałością po supernowej, 1E0102.2-7219, która w ciągu ostatnich kilku lat była przedmiotem wielu badań w pasmach optycznych, rentgenowskich i radiowych, ale nigdy wcześniej nie widziana w podczerwieni.
Promieniowanie podczerwone emitowane jest przez ciepłe obiekty, a promieniowanie z pozostałości po supernowej, widoczne tylko w jednym paśmie długości fali, wskazuje, że 1000-letni bąbelek pyłu miał prawie równomiernie 120 kelwinów, co odpowiada 244 stopniom Fahrenheita poniżej zera. E0102, jedna z najmłodszych jednej trzeciej wszystkich znanych pozostałości po supernowych, prawdopodobnie wynikała z eksplozji gwiazdy 20 razy większej od Słońca, a od tego czasu szczątki rozszerzają się z prędkością około 1000 kilometrów na sekundę (2 miliony mil na godzinę).
Dane w podczerwieni były okazją do sprawdzenia, czy wcześniejsze generacje gwiazd - tych o niskiej zawartości metali ciężkich - bardziej odpowiadają bieżącym teoriom powstawania pyłu w wybuchających gwiazdach supermasywnych. Niestety ilość pyłu - prawie jedna tysięczna masy Słońca - była co najmniej 100 razy mniejsza niż przewidywano, podobnie jak w przypadku dobrze znanej pozostałości po supernowej Cassiopei A w Drodze Mlecznej.
Zespół S3MC planuje przyszłe obserwacje spektroskopowe za pomocą teleskopu Spitzer, który dostarczy informacji o składzie chemicznym ziaren pyłu powstających podczas wybuchów supernowych.
Praca była sponsorowana przez National Aeronautics and Space Administration i National Science Foundation.
Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w Pasadenie w Kalifornii zarządza misją Spitzer Space Telescope dla Dyrekcji Misji Naukowej NASA z siedzibą w Waszyngtonie, D.C. Operacje naukowe prowadzone są w Spitzer Science Center w Caltech, również w Pasadenie. JPL jest oddziałem Caltech.
Oryginalne źródło: UC Berkeley News Release
