Folosind Telescopul spațial James Webb (JWST), astronomii au încheiat un joc de ascunselea cerești de aproape un deceniu, după ce au descoperit o stea neutronică în epava unei explozii stelare.
Supernova 1987A reprezintă rămășițele unei stele explodate care avea o dată o masă de aproximativ 8 până la 10 ori mai mare decât cea a soarelui. Este situată la aproximativ 170.000 de ani lumină depărtare în Marele Nor Magellanic, o galaxie pitică vecină cu Calea lactee. Supernova 1987A a fost observată pentru prima dată de astronomi în urmă cu 37 de ani, în 1987, de unde și aspectul numeric al numelui său. Pe măsură ce a explodat, Supernova 1987A a umplut mai întâi Pământul cu particule fantomatice numite neutrini și apoi a devenit vizibilă în lumină puternică. Aceasta a făcut-o cea mai apropiată și mai strălucitoare supernova văzută pe cerul nopții peste Pământ timp de aproximativ 400 de ani.
Exploziile de supernove ca aceasta sunt responsabile pentru însămânțarea cosmosului cu elemente precum carbonul, oxigenul, siliciul și fierul. Aceste elemente devin în cele din urmă elementele de bază ale următoarei generații de stele și planete și chiar pot forma molecule care ar putea deveni într-o zi parte integrantă a vieții așa cum o cunoaștem. Aceste explozii nasc, de asemenea, resturi stelare compacte, fie sub formă de stele neutronice, fie găuri negre; De 37 de ani, astronomii nu au știut care dintre acestea ar putea pândi în inima Supernovai 1987A.
„De mult timp, am căutat dovezi pentru o stea neutronică în gazul și praful Supernovai 1987A”, a declarat pentru Space.com Mike Barlow, profesor emerit de fizică și astronomie și parte din echipa din spatele acestei descoperiri. . „În sfârșit, avem dovezile pe care le-am căutat”.
Legate de: 35 de imagini uluitoare ale telescopului spațial James Webb
Cum se ascunde o stea neutronică timp de 4 decenii?
Stelele neutronice se nasc atunci când stele masive își epuizează rezervele de combustibil necesare pentru fuziunea nucleară care are loc în nucleele lor. Acest lucru oprește energia exterioară care curge din nucleele acestor stele și le protejează de colapsul sub propria gravitație.
Pe măsură ce un nucleu stelar se prăbușește, exploziile extraordinare de supernovă rup straturile exterioare ale stelei, explodându-le. Aceasta lasă în urmă o stea „moartă” la fel de largă ca orașul mediu de pe Pământ, dar cu o masă în jur de una sau două ori mai mare decât cea a soarelui; steaua ajunge să fie compusă dintr-un fluid de particule neutronice, care este cea mai densă materie cunoscută din univers.
Stelele neutronice sunt sprijinite împotriva colapsului complet, totuși, de efectele cuantice care apar între neutroni din interiorul lor. Aceste efecte împiedică neutronii să se înghesuie. Această așa-numită „presiune de degenerare a neutronilor” poate fi depășită dacă un nucleu stelar are suficientă masă – sau dacă o stea neutronică, după crearea sa, se adună pe mai multă masă. Acest lucru ar duce la nașterea unei găuri negre (dacă masa minimă nu este atinsă, totuși, nu se va întâmpla.)
Oamenii de știință au fost destul de siguri că obiectul din Supernova 1987A este o stea neutronică, dar nu au putut exclude posibilitatea ca această stea proaspăt decedată, cel puțin așa cum o vedem acum 170.000 de ani și ceva, să nu fi adunat masa pentru a se transformă într-o gaură neagră.
„O altă posibilitate a fost ca materia care incădere ar fi putut fi acumulată pe steaua neutronică și a provocat-o să se prăbușească într-o gaură neagră. Deci, o gaură neagră a fost un posibil scenariu alternativ”, a spus Barlow. „Totuși, spectrul pe care îl produce materialul care intră nu este tipul potrivit de spectru pentru a explica emisia pe care o vedem.”
te incalzesti…
Steaua cu neutroni recent identificată a evitat detectarea timp de 37 de ani datorită faptului că, în calitate de nou-născut, era încă înconjurată de un înveliș gros de gaz și praf lansat în timpul exploziei supernovei care a semnalat chinul stelei sale progenitoare.
„Detecția a fost împiedicată de faptul că supernova a condensat aproximativ jumătate de masă solară de praf în anii următori după explozie”, a spus Barlow. „Acest praf a acționat ca un radion care ascunde ecranul din centrul Supernovai 1987A”.
Praful este mult mai puțin eficient în blocarea luminii infraroșii decât în blocarea luminii vizibile. Așadar, pentru a vedea prin acest giulgiul morții și în inima Supernovai 1987A, Barlow și colegii au apelat la ochiul infraroșu extrem de sensibil al JWST, în special instrumentul cu infraroșu mediu și spectrograful în infraroșu apropiat al telescopului.
Dovezile pistolului fumegător pentru această stea neutronică ascunsă au avut de-a face cu emisiile elementelor argon și sulf venite din centrul Supernovai 1987A. Aceste elemente sunt ionizate, ceea ce înseamnă că au fost îndepărtați electroni din atomii lor. Barlow a spus că această ionizare ar fi putut avea loc numai datorită radiației emise de o stea neutronică.
Emisiile au permis echipei să pună o limită asupra luminozității sau luminozității stelei neutronice ascunse cândva. Ei au stabilit că este în jur de o zecime din strălucirea soarelui.
Este posibil ca echipa să fi stabilit că o stea neutronică a fost născută de Supernova 1987A, dar nu toate misterele acestei stele neutronice au fost încă rezolvate.
Acest lucru se datorează faptului că ionizarea argonului și a sulfului care le-au servit drept pistol fumegan ar fi putut fi cauzată de o stea neutronică într-unul din două moduri. Vânturile de particule încărcate târâte și accelerate până aproape de viteza luminii de o stea neutronică care se rotește rapid ar fi putut interacționa cu materialul din jurul supernovei, provocând ionizarea. Sau, lumina ultravioletă și cu raze X emise de suprafața de un milion de grade a stelei neutronice fierbinți ar fi putut îndepărta electronii de la atomii din inima acestei epave stelare.
Dacă scenariul anterior este cel corect, atunci steaua cu neutroni din inima Supernovei 1987A este de fapt un pulsar înconjurat de o nebuloasă de vânt pulsar. Pulsarii sunt aproape stele neutronice care se rotesc. Dacă cel din urmă scenariu este rețeta potrivită pentru aceste emisii, totuși, această supernova apropiată a dat naștere unei stea neutronică „goală” sau „goală”, a cărei suprafață ar fi expusă direct în spațiu.
Barlow a sugerat că cercetătorii ar putea fi capabili să distingă între o stea neutronă goală și una îmbrăcată de o nebuloasă de vânt pulsar, făcând observații suplimentare în infraroșu ale inimii Supernovai 1987A cu instrumentul NIRSpec al JWST.
„Avem un program care colectează date acum, care va primi date cu o rezoluție de 3 sau 4 ori mai mare în infraroșu apropiat”, a conchis el. „Așadar, obținând aceste date noi, putem fi capabili să distingem cele 2 modele care au fost propuse pentru a explica emisia alimentată de o stea neutronică”.
Cercetarea echipei a fost publicată joi (22 februarie) în jurnal Ştiinţă.
Postat inițial pe Space.com.