Supernovas เป็นกิจกรรมที่ทรงพลังและทรงพลังที่สุดในจักรวาลที่สังเกตได้ และในขณะที่เรารู้ว่าซุปเปอร์โนวามีหน้าที่สร้างองค์ประกอบหนักที่จำเป็นสำหรับทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่ดาวเคราะห์จนถึงผู้คนไปจนถึงเครื่องมือไฟฟ้านักวิทยาศาสตร์ได้พยายามอย่างหนักในการหากลไกที่อยู่เบื้องหลังการล่มสลายอย่างกะทันหันและการระเบิดของดาวมวลสูง
ตอนนี้ต้องขอบคุณภารกิจ NuSTAR ของนาซ่าเรามีเบาะแสแรกของเราที่จะเกิดอะไรขึ้นก่อนที่ดาวจะ“ เฟื่องฟู”
ภาพด้านบนแสดงซาก Cassiopeia A ของซูเปอร์โนวาที่เหลือ (หรือ Cas A สั้น ๆ ) พร้อมข้อมูล NuSTAR เป็นสีน้ำเงินและการสังเกตจากหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ในสีแดงสีเขียวและสีเหลือง มันเป็นคลื่นกระแทกที่เหลืออยู่จากการระเบิดของดาวฤกษ์ประมาณ 15-25 เท่ามวลดวงอาทิตย์มากกว่า 330 ปีก่อน * และมันเรืองแสงในช่วงความยาวคลื่นของแสงต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและองค์ประกอบขององค์ประกอบ
การสำรวจก่อนหน้านี้กับจันทราได้เปิดเผยการแผ่รังสีเอกซ์จากการขยายตัวของเปลือกและเส้นใยของก๊าซที่อุดมด้วยธาตุเหล็กใน Cas A แต่พวกเขาไม่สามารถเจาะลึกลงไปมากพอที่จะเข้าใจถึงสิ่งที่อยู่ภายในโครงสร้าง มันไม่ได้จนกว่ากล้องโทรทรรศน์กล้องโทรทรรศน์นิวเคลียร์สเปคโทรสของนาซ่า - นั่นคือ NuSTAR ต่อผู้รู้ - หันมามองภาพเอกซ์เรย์บน Cas A ที่พบชิ้นส่วนปริศนาที่ขาดหายไป
และพวกเขาทำจากกัมมันตภาพรังสีไทเทเนียม
มีการสร้างโมเดลหลายรุ่น (ใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายล้านชั่วโมง) เพื่อพยายามอธิบายซุปเปอร์โนวาแกนยุบตัว หนึ่งในดาวชั้นนำนั้นมีดาวฤกษ์แตกหักโดยเครื่องบินไอพ่นทรงพลังที่ยิงออกจากขั้ว - สิ่งที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดของรังสีแกมม่าที่ทรงพลังกว่า (แต่เน้น) แต่มันไม่ปรากฏว่าเจ็ตส์เป็นต้นเหตุของ Cas A ซึ่งไม่แสดงองค์ประกอบที่เหลืออยู่ภายในโครงสร้างไอพ่นของมัน…และนอกเหนือจากนั้นโมเดลที่พึ่งพาเจ็ตส์เพียงอย่างเดียวไม่ได้ส่งผลให้เกิดซูเปอร์โนวาที่เต็มไปด้วยลม
เมื่อปรากฎการปรากฏตัวของกัมมันตภาพรังสีที่ไม่สมมาตรของไทเทเนียมกัมมันตภาพรังสีลึกลงไปในเปลือกของ Cas A ซึ่งถูกเปิดเผยโดยรังสีเอกซ์พลังงานสูงโดย NuSTAR ชี้ไปที่กระบวนการที่แตกต่างกันอย่างน่าประหลาดใจ ดาวที่เตะคลื่นกระแทกทำให้ฉีกขาดออกจากกันในที่สุด
ชมภาพเคลื่อนไหวว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร:
sloshing ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาเพียงสองสามร้อยมิลลิวินาที - ในพริบตาก็เปรียบได้กับน้ำเดือดบนเตา เมื่อฟองสบู่ทะลุผิวน้ำ
เฉพาะในกรณีนี้การปะทุนำไปสู่การระเบิดของดาวฤกษ์ทั้งดวงอย่างเมามันระเบิดคลื่นกระแทกของอนุภาคพลังงานสูงเข้าไปในตัวกลางระหว่างดวงดาวและกระจายธาตุหนักจำนวนหนึ่งเข้าไปในกาแลคซีเป็นระยะ ๆ
ในกรณีของ Cas A, Titanium-44 ถูกปล่อยออกมาในกอที่สะท้อนรูปร่างของอสมมาตร sloshing ดั้งเดิม NuSTAR สามารถถ่ายภาพและทำแผนที่ไทเทเนียมซึ่งเปล่งรังสีเอกซ์เนื่องจากกัมมันตภาพรังสี (และไม่ใช่เพราะมันร้อนจากการขยายคลื่นกระแทกเช่นเดียวกับธาตุอื่น ๆ ที่มองเห็นได้ในจันทรา)
“ จนกว่าเราจะมี NuSTAR เราก็ไม่สามารถมองลงไปในแกนกลางของการระเบิดได้” Brian Grefenstette นักดาราศาสตร์ของคาลเทคกล่าวระหว่างการประชุมทางโทรศัพท์ของนาซ่าเมื่อวันที่ 19 กุมภาพันธ์
“ ก่อนหน้านี้มันยากที่จะตีความสิ่งที่เกิดขึ้นใน Cas A เพราะวัสดุที่เราสามารถเห็นได้เพียงเรืองแสงใน X-rays เมื่อมันร้อนขึ้น ตอนนี้เราสามารถเห็นวัสดุกัมมันตรังสีซึ่งเรืองแสงใน X-ray ไม่ว่าอะไรก็ตามเรากำลังได้รับภาพที่สมบูรณ์มากขึ้นว่าเกิดอะไรขึ้นที่แกนกลางของการระเบิด”
- Brian Grefenstette ผู้แต่งนำ Caltech
โอเคเยี่ยมมากคุณพูด NuSTAR ของนาซ่าพบว่าแสงจากไทเทเนียมในดาวที่เหลืออยู่ของดาวฤกษ์ที่ถูกพัดขึ้นจันทราเห็นเหล็กบางส่วนและเรารู้ว่ามันลื่นไถลและ 'ต้ม' เศษเสี้ยววินาทีก่อนที่มันจะระเบิด แล้วอะไรล่ะ
“ ตอนนี้คุณควรสนใจเรื่องนี้” โรเบิร์ตเคิร์ชเนอร์นักดาราศาสตร์จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนกล่าว “ ซุปเปอร์โนวาสร้างองค์ประกอบทางเคมีดังนั้นถ้าคุณซื้อรถอเมริกันมันไม่ได้ผลิตในดีทรอยต์เมื่อสองปีก่อน อะตอมของเหล็กในเหล็กนั้นผลิตขึ้นจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาโบราณซึ่งเกิดขึ้นเมื่อห้าพันล้านปีก่อน และ NuSTAR แสดงให้เห็นว่าไทเทเนียมที่อยู่ในสะโพกแทนที่ลุงแจ็คของคุณนั้นเกิดขึ้นจากการระเบิดเช่นกัน
“ พวกเราทั้งหมดเป็นละอองดาวและ NuSTAR แสดงให้พวกเราเห็นว่าพวกเรามาจากไหน รวมถึงชิ้นส่วนอะไหล่ของเรา ดังนั้นคุณควรใส่ใจเกี่ยวกับเรื่องนี้ ... และลุงของคุณก็ควรทำเช่นกัน”
และไม่ใช่แค่ซุปเปอร์โนวาแกนยุบตัวที่ NuSTAR จะสามารถตรวจสอบได้ ซุปเปอร์โนวาประเภทอื่นจะถูกตรวจสอบด้วยเช่นกัน - ในกรณีของ SN2014J ซึ่งเป็น Type Ia ที่พบใน M82 ในเดือนมกราคมแม้จะเกิดขึ้นทันที
“ เรารู้ว่ามันเป็นดาวแคระขาวชนิดหนึ่งที่ทำให้เกิดการระเบิด” Fiona Harrison ผู้ตรวจสอบหลักของ NuSTAR ตอบนิตยสารอวกาศระหว่างการประชุมทางไกล “ นี่เป็นข่าวที่น่าตื่นเต้นมาก… NuSTAR ดูที่ [SN2014J] เป็นเวลาหลายสัปดาห์และเราหวังว่าจะสามารถพูดอะไรเกี่ยวกับการระเบิดครั้งนี้ได้เช่นกัน”
หนึ่งในความสำเร็จที่มีค่าที่สุดของการค้นพบ NuSTAR เมื่อไม่นานมานี้คือการมีข้อ จำกัด ชุดใหม่เพื่อวางไว้ในแบบจำลองการยุบตัวของแกนซุปเปอร์โนวาในอนาคตซึ่งจะช่วยให้คำตอบและคำถามใหม่ ๆ เกี่ยวกับการระเบิดของดาว หลายปีหลังจากพวกเขาทำ
“ NuSTAR เป็นวิทยาศาสตร์ที่บุกเบิกและคุณต้องคาดหวังว่าเมื่อคุณได้รับผลลัพธ์ใหม่มันจะเปิดคำถามได้มากเท่าที่คุณตอบ” Kirshner กล่าว
เปิดตัวในเดือนมิถุนายนปี 2555 NuSTAR เป็นกล้องเอกซ์เรย์โฟกัสแรกที่มุ่งสู่วงโคจรโลกและกล้องโทรทรรศน์แรกที่สามารถสร้างแผนที่ของธาตุกัมมันตรังสีในส่วนที่เหลือของซุปเปอร์โนวา
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปล่อยข่าว JPL ที่นี่และฟังการแถลงข่าวแบบเต็มที่นี่
* เนื่องจาก Cas A อยู่ห่างจากโลก 11,000 ปีแสงวันที่แท้จริงของซุปเปอร์โนวาจะอยู่ที่ประมาณ 11,330 ปีก่อน ให้หรือไม่กี่
