Када звезде стигну до краја свог животног циклуса, многе ће разнети своје спољне слојеве у експлозивном процесу познатом као супернова. Иако су астрономи много научили о тим појавама, захваљујући софистицираним инструментима који су у стању да их проуче у више таласних дужина, још увек постоји много тога што не знамо о суперновама и њиховим остацима.
На пример, још увек постоје нерешена питања о механизмима који напајају настале ударне таласе из супернове. Међутим, међународни тим истраживача недавно је користио податке добијене у рендгенском опсерваторију Цхандра у близини супернове (СН1987А) и нове симулације за мерење температуре атома у резултујућем ударном таласу.
Студија под називом „Шок загревање тешких јона у СН 1987А без судара“ недавно је објављена у научном часопису Природа. Тим су водили Марцо Мицели и Салваторе Орландо са Универзитета у Палерму, Италија, а сачињавали су га чланови Националног института за астрофизику (ИНАФ), Института за примењене проблеме механике и математике и Државног универзитета у Пенсилванији и Универзитета Северозапад .
За потребе своје студије, тим је комбиновао Цхандра опажања СН 1987А са симулацијама за мерење температуре атома у ударном таласу супернове. Чинећи то, тим је потврдио да је температура атома повезана са њиховом атомском тежином, што је резултат који одговара на дугогодишње питање о ударним таласима и механизмима који их напајају.
Као што је Давид Бурровс, професор астрономије и астрофизике у држави Пенн и коаутор студије, рекао у саопћењу за штампу Пенн Статеа:
„Експлозије Супернове и њихови остаци пружају космичке лабораторије које нам омогућавају да истражујемо физику у екстремним условима који се не могу копирати на Земљи. Савремени астрономски телескопи и инструменти, како земаљски тако и свемирски, омогућили су нам детаљно истраживање остатака супернове у нашој и оближњим галаксијама. Редовно смо пратили остатак супернове СН1987А користећи НАСА-ин Ксандри опсерваториј Цхандра, најбољи рендгенски телескоп на свету, пошто је убрзо након покретања Цхандра 1999. године и користио симулације да одговоримо на дугогодишња питања о ударним таласима. "
Када веће звезде доживеју гравитациони колапс, резултирајућа експлозија потискује материјал напоље брзином до једне десетине брзине светлости, гурајући ударне таласе у околни међузвездани гас. Тамо где ударни талас наиђе на споро кретани гас који окружује звезду, имате „шок фронт“. Ова прелазна зона загрева хладан гас на милионе степени и доводи до емисије Кс-зрака које се могу приметити.
Већ неко време астрономи су заинтересовани за овај регион ударног таласа супернове, јер он означава прелаз између експлозивне силе звезде која умире и околног гаса. Као што је Бурровса сличио:
„Прелаз је сличан ономе примећеном у кухињском судоперу када брза струја воде удари у умиваоник, глатко тече према ван док нагло не скочи у висину и постане турбулентна. Шок фронте су детаљно проучаване у Земљиној атмосфери, где се јављају у изузетно уском региону. Али у свемиру, ударне транзиције су постепене и не могу на исти начин утицати на атоме свих елемената. "
Испитујући температуре различитих елемената иза шок фронте супернове, астрономи се надају да ће побољшати наше разумевање физике процеса шока. Иако се очекује да су температуре елемената пропорционалне њиховој атомској тежини, тешко је добити тачна мерења. Не само да су претходне студије довеле до сукобљених резултата, већ нису успеле да укључе тешке елементе у своје анализе.
Да би се позабавили тимом, тим је погледао Супернову СН1987А која се налази у Великом магеланском облаку и први пут је постала очита 1987. Поред тога што је била прва супернова која је била видљива голим оком још од Кеплерове Супернове (1604), била је прво да се проучавају у свим таласним дужинама светлости (од радио таласа до рендгенских и гама таласа) са модерним телескопима.
Док су се претходни модели СН 1987А обично ослањали на појединачна запажања, истраживачки тим је користио тродимензионалне нумеричке симулације како би показао еволуцију супернове. Затим су их упоредили са рендгенским запажањима које је пружио Цхандра како би тачно измерили атомске температуре, што је потврдило њихова очекивања.
"Сада можемо тачно да измеримо температуре елемената тешких попут силицијума и гвожђа, и показали смо да они заиста прате однос да је температура сваког елемента пропорционална атомској маси тог елемента", рекао је Бурровс. „Овај резултат решава важно питање у разумевању астрофизичких ударних таласа и побољшава наше разумевање процеса шока.“
Ова последња студија представља значајан корак за астрономе, приближавајући их разумевању механике супернове. Откључавањем њихових тајни, ми ћемо научити више о процесу који је од суштинске важности за космичку еволуцију, а то је како смрт звезда утиче на околни Универзум.
