เมื่อดาวมาถึงจุดสิ้นสุดของวงจรชีวิตพวกมันหลายคนจะระเบิดชั้นนอกของพวกมันในกระบวนการระเบิดที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา ในขณะที่นักดาราศาสตร์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ต้องขอบคุณเครื่องมือที่มีความซับซ้อนที่สามารถศึกษาพวกมันในหลายช่วงคลื่น แต่ก็ยังมีข้อตกลงที่เราไม่รู้เกี่ยวกับซุปเปอร์โนวาและซากของพวกมัน
ตัวอย่างเช่นยังคงมีคำถามที่ไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวกับกลไกที่ใช้พลังงานจากคลื่นกระแทกที่เกิดจากซูเปอร์โนวา อย่างไรก็ตามทีมนักวิจัยนานาชาติได้ใช้ข้อมูลที่ได้จากหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของซูเปอร์โนวาใกล้เคียง (SN1987A) และแบบจำลองใหม่เพื่อวัดอุณหภูมิของอะตอมในคลื่นช็อกที่เกิดขึ้น
การศึกษาเรื่อง“ ความร้อนแรงกระแทกของไอออนหนักใน SN 1987A” เกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ในวารสารวิทยาศาสตร์ ธรรมชาติ. ทีมนำโดยมาร์โคไมลีและซัลวาตอเรออร์แลนโดแห่งมหาวิทยาลัยปาแลร์โมประเทศอิตาลีและประกอบด้วยสมาชิกจากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติ (INAF) สถาบันเพื่อการประยุกต์ใช้ปัญหาด้านกลศาสตร์และคณิตศาสตร์และรัฐเพนซิลวาเนียและมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น .
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทีมได้รวมการสังเกตการณ์ของจันทราของ SN 1987A กับแบบจำลองเพื่อวัดอุณหภูมิของอะตอมในคลื่นกระแทกของซูเปอร์โนวา ในการทำเช่นนั้นทีมยืนยันว่าอุณหภูมิของอะตอมเกี่ยวข้องกับน้ำหนักอะตอมของพวกเขาซึ่งเป็นผลมาจากการตอบคำถามที่ยืนยาวเกี่ยวกับคลื่นกระแทกและกลไกที่ให้พลังงานแก่พวกเขา
ในฐานะที่เป็น David Burrows ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ Penn State และผู้ร่วมเขียนการศึกษากล่าวในการแถลงข่าวของ Penn State:
“ การระเบิดของซูเปอร์โนวาและส่วนที่เหลือของพวกเขาเป็นห้องทดลองเกี่ยวกับจักรวาลที่ทำให้เราสามารถสำรวจฟิสิกส์ในสภาวะสุดขั้วที่ไม่สามารถทำซ้ำได้บนโลก กล้องโทรทรรศน์และเครื่องมือทางดาราศาสตร์สมัยใหม่ทั้งภาคพื้นดินและภาคอวกาศช่วยให้เราทำการศึกษารายละเอียดของเศษซากซุปเปอร์โนวาในกาแลคซีและกาแลคซีใกล้เคียง เราได้ทำการสังเกตการณ์ซูเปอร์โนวาที่เหลืออยู่เป็นประจำ SN1987A โดยใช้หอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่ากล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ที่ดีที่สุดในโลกตั้งแต่ไม่นานหลังจากที่จันทราเปิดตัวในปี 2542 และใช้แบบจำลองเพื่อตอบคำถามที่ยาวนานเกี่ยวกับคลื่นกระแทก
เมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ผ่านการยุบตัวของแรงโน้มถ่วงการระเบิดที่เกิดขึ้นนั้นจะผลักวัสดุออกมาด้วยความเร็วสูงถึงหนึ่งในสิบของความเร็วแสง ในกรณีที่คลื่นกระแทกพบก๊าซที่เคลื่อนที่ช้ารอบดาวคุณจะมี เขตการเปลี่ยนผ่านนี้ทำให้ก๊าซเย็น ๆ ร้อนถึงหลายล้านองศาและนำไปสู่การปล่อยรังสีเอกซ์ที่สามารถสังเกตได้
บางครั้งนักดาราศาสตร์สนใจคลื่นกระแทกของซูเปอร์โนวาในบริเวณนี้เนื่องจากเป็นจุดเปลี่ยนระหว่างแรงระเบิดของดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายและก๊าซโดยรอบ อย่างที่ Burrows เปรียบมัน
“ ช่วงการเปลี่ยนภาพนั้นคล้ายกับที่สังเกตในอ่างครัวเมื่อน้ำที่มีความเร็วสูงไหลเข้าสู่อ่างล้างจานจะไหลออกไปด้านนอกอย่างราบรื่นจนกระทั่งมันกระโดดสูงขึ้นทันที เสื้อผ้าแนวช็อตได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเกิดขึ้นในพื้นที่แคบ ๆ แต่ในอวกาศการช็อคจะเปลี่ยนไปทีละน้อยและอาจไม่ส่งผลกระทบต่ออะตอมขององค์ประกอบทั้งหมดด้วยวิธีเดียวกัน”
โดยการตรวจสอบอุณหภูมิขององค์ประกอบต่าง ๆ ที่อยู่ด้านหน้าของซุปเปอร์โนวาทำให้นักดาราศาสตร์หวังว่าจะปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ของกระบวนการช็อก ในขณะที่อุณหภูมิขององค์ประกอบนั้นคาดว่าจะเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักอะตอมของพวกเขาการได้รับการวัดที่แม่นยำนั้นเป็นเรื่องยาก การศึกษาก่อนหน้านี้ไม่เพียง แต่นำไปสู่ผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันพวกเขายังล้มเหลวในการรวมองค์ประกอบที่หนักในการวิเคราะห์
ในการพูดถึงเรื่องนี้ทีมสำรวจ Supernova SN1987A ซึ่งอยู่ในเมฆ Magellanic ขนาดใหญ่และปรากฏตัวครั้งแรกในปี 1987 นอกจากนี้ยังเป็นซุปเปอร์โนวาแรกที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าตั้งแต่ซูเปอร์โนวาเคปเลอร์ (1604) มันเป็น ก่อนจะทำการศึกษาในทุกความยาวคลื่นของแสง (จากคลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีเอกซ์และคลื่นแกมม่า) ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ทันสมัย
ในขณะที่รุ่นก่อนหน้าของ SN 1987A มักอาศัยการสังเกตการณ์เพียงครั้งเดียวทีมวิจัยใช้การจำลองเชิงตัวเลขสามมิติเพื่อแสดงวิวัฒนาการของซูเปอร์โนวา จากนั้นพวกเขาเปรียบเทียบสิ่งเหล่านี้กับการสังเกตด้วยรังสีเอกซ์ที่จัดทำโดยจันทราเพื่อวัดอุณหภูมิอะตอมอย่างแม่นยำซึ่งยืนยันความคาดหวังของพวกเขา
“ ตอนนี้เราสามารถวัดอุณหภูมิขององค์ประกอบได้อย่างแม่นยำเช่นเดียวกับซิลิกอนและเหล็กและแสดงให้เห็นว่าพวกเขาปฏิบัติตามความสัมพันธ์ที่อุณหภูมิของแต่ละองค์ประกอบนั้นมีสัดส่วนเท่ากับน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบนั้น” เบอร์โรวส์กล่าว “ ผลลัพธ์นี้เป็นประเด็นสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับคลื่นกระแทกทางดาราศาสตร์และปรับปรุงความเข้าใจกระบวนการช็อกของเรา”
การศึกษาล่าสุดนี้แสดงถึงขั้นตอนสำคัญสำหรับนักดาราศาสตร์นำพวกเขาเข้าใกล้ความเข้าใจกลไกของซูเปอร์โนวา โดยการปลดล็อกความลับของพวกเขาเรายืนเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการที่เป็นพื้นฐานของวิวัฒนาการของจักรวาลซึ่งเป็นวิธีที่การตายของดาวส่งผลกระทบต่อจักรวาลโดยรอบ
