Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι αστρονόμοι τερμάτισαν ένα σχεδόν δεκαετές παιχνίδι ουράνιου κρυφτού, αφού ανακάλυψαν ένα αστέρι νετρονίων στα συντρίμμια μιας αστρικής έκρηξης.
Το Supernova 1987A είναι τα απομεινάρια ενός αστέρα που εξερράγη που κάποτε είχε μάζα περίπου 8 έως 10 φορές τη μάζα του Ήλιου. Βρίσκεται περίπου 170.000 έτη φωτός μακριά στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, έναν γειτονικό γαλαξία με τον Γαλαξία. Το Supernova 1987A ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από αστρονόμους πριν από 37 χρόνια το 1987, εξ ου και η αριθμητική πτυχή του ονόματός του. Όταν εξερράγη, ο σουπερνόβα 1987 Α πλημμύρισε για πρώτη φορά τη Γη με φανταστικά σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα και στη συνέχεια έγινε ορατή στο έντονο φως. Αυτό το έκανε το πιο κοντινό και φωτεινότερο σουπερνόβα που παρατηρήθηκε στον νυχτερινό ουρανό πάνω από τη Γη εδώ και περίπου 400 χρόνια.
Εκρήξεις σουπερνόβα σαν αυτές είναι υπεύθυνες για την έγχυση του σύμπαντος με στοιχεία όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, το πυρίτιο και ο σίδηρος. Αυτά τα στοιχεία θα γίνουν τελικά τα δομικά στοιχεία της επόμενης γενιάς αστεριών και πλανητών και μπορεί ακόμη και να σχηματίσουν μόρια που μια μέρα θα μπορούσαν να γίνουν αναπόσπαστο μέρος της ζωής όπως τη γνωρίζουμε. Αυτές οι εκρήξεις παράγουν επίσης συμπαγή αστρικά υπολείμματα, είτε με τη μορφή άστρων νετρονίων είτε με μαύρες τρύπες. Για 37 χρόνια, οι αστρονόμοι δεν γνώριζαν ποιοι από αυτούς μπορεί να κρύβονται στην καρδιά του σουπερνόβα 1987Α.
«Αναζητούμε στοιχεία για ένα αστέρι νετρονίων στο αέριο και τη σκόνη του σουπερνόβα 1987Α για πολύ καιρό», είπε στο Space.com ο Μάικ Μπάρλοου, ομότιμος καθηγητής φυσικής και αστρονομίας και μέλος της ομάδας πίσω από αυτήν την ανακάλυψη. «Επιτέλους έχουμε τα στοιχεία που ψάχναμε».
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb βρίσκει συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων που σφυρηλατούν χρυσό στον κόσμο: «Ήταν συναρπαστικό»
Πώς κρύβεται ένα αστέρι νετρονίων για τέσσερις δεκαετίες;
Τα αστέρια νετρονίων σχηματίζονται όταν τα τεράστια αστέρια εξαντλούν τα αποθέματά τους σε καύσιμα, τα οποία χρειάζονται για την πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα τους. Αυτό διαταράσσει την εξωτερική ροή ενέργειας από τους πυρήνες αυτών των άστρων, προστατεύοντάς τα από την κατάρρευση υπό τη δική τους βαρύτητα.
Όταν ένας πυρήνας αστεριού καταρρέει, ισχυρές εκρήξεις σουπερνόβα διαπερνούν τα εξωτερικά στρώματα του άστρου και τα εκτοξεύουν. Αυτό αφήνει ένα “νεκρό” αστέρι στο μέγεθος μιας μέσης πόλης εδώ στη Γη, αλλά με μάζα περίπου μία ή δύο φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Στο τέλος, το αστέρι αποτελείται από ένα υγρό σωματιδίων νετρονίων, την πιο πυκνή γνωστή ύλη στο σύμπαν.
Ωστόσο, τα αστέρια νετρονίων σώζονται από την πλήρη κατάρρευση από κβαντικά φαινόμενα που συμβαίνουν μεταξύ των νετρονίων μέσα τους. Αυτά τα αποτελέσματα εμποδίζουν τα νετρόνια να συνωστιστούν μεταξύ τους. Αυτή η αποκαλούμενη «πίεση εκφυλισμού νετρονίων» μπορεί να ξεπεραστεί εάν ένας πυρήνας άστρου έχει αρκετή μάζα – ή εάν ένα αστέρι νετρονίων συσσωρεύσει περισσότερη μάζα μετά το σχηματισμό του. Αυτό θα οδηγούσε στη γέννηση μιας μαύρης τρύπας (αν και αν δεν επιτευχθεί η ελάχιστη μάζα, αυτό δεν θα συμβεί).
Οι επιστήμονες είναι αρκετά βέβαιοι ότι το αντικείμενο στο Supernova 1987A είναι ένα αστέρι νετρονίων, αλλά δεν μπόρεσαν να αποκλείσουν την πιθανότητα ότι αυτό το αστέρι που απεβίωσε πρόσφατα, τουλάχιστον όπως το βλέπουμε πριν από περίπου 170.000 χρόνια, δεν ήταν το ισοδύναμο όταν η μάζα έχει έφτασε μετατρέπεται σε μαύρη τρύπα.
«Μια άλλη πιθανότητα ήταν ότι η εισερχόμενη ύλη θα μπορούσε να είχε συσσωρευτεί στο αστέρι νετρονίων, προκαλώντας την κατάρρευσή του σε μια μαύρη τρύπα. «Έτσι μια μαύρη τρύπα θα ήταν ένα πιθανό εναλλακτικό σενάριο», είπε ο Barlow. «Ωστόσο, το φάσμα που παράγει το προσπίπτον υλικό δεν είναι το σωστό φάσμα για να εξηγήσει την εκπομπή που βλέπουμε».
ζεσταίνεις…
Το αστέρι νετρονίων που εντοπίστηκε πρόσφατα δεν μπορούσε να ανακαλυφθεί για 37 χρόνια επειδή, ως νεογέννητο, περιβαλλόταν από ένα παχύ κέλυφος αερίου και σκόνης που απελευθερώθηκε κατά τη διάρκεια της έκρηξης του σουπερνόβα που προανήγγειλε τον θάνατο του προγονικού του άστρου.
«Η ανίχνευση ήταν περίπλοκη από το γεγονός ότι το σουπερνόβα συμπύκνωσε περίπου μισή ηλιακή μάζα σκόνης τα χρόνια που ακολούθησαν την έκρηξη», είπε ο Μπάρλοου. «Αυτή η σκόνη λειτούργησε ως ένα ραδιόνιο που κρύβει την οθόνη από το κέντρο του σουπερνόβα 1987Α».
Η σκόνη εμποδίζει το υπέρυθρο φως πολύ λιγότερο αποτελεσματικά από το ορατό φως. Για να κοιτάξουν μέσα από αυτό το πέπλο θανάτου στην καρδιά του σουπερνόβα 1987A, ο Barlow και οι συνεργάτες του στράφηκαν στο εξαιρετικά ευαίσθητο υπέρυθρο μάτι του JWST, συγκεκριμένα στο μέσο υπέρυθρο όργανο του τηλεσκοπίου και στο φασματογράφο κοντά στο υπέρυθρο.
Τα πειστικά στοιχεία για αυτό το κρυμμένο αστέρι νετρονίων είχαν να κάνουν με τις εκπομπές των στοιχείων αργού και θείου από το κέντρο του σουπερνόβα 1987Α. Αυτά τα στοιχεία είναι ιονισμένα, που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια έχουν αφαιρεθεί από τα άτομά τους. Ο Barlow είπε ότι αυτός ο ιονισμός θα μπορούσε να έχει συμβεί μόνο λόγω της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ένα αστέρι νετρονίων.
Οι εκπομπές επέτρεψαν στην ομάδα να περιορίσει τη φωτεινότητα ή τη φωτεινότητα του κάποτε κρυμμένου άστρου νετρονίων. Προσδιόρισαν ότι είναι περίπου το ένα δέκατο της φωτεινότητας του Ήλιου.
Η ομάδα μπορεί να έχει καθορίσει ότι ένα αστέρι νετρονίων σχηματίστηκε από το σουπερνόβα 1987Α, αλλά δεν έχουν λυθεί ακόμη όλα τα μυστήρια αυτού του αστέρα νετρονίων.
Αυτό συμβαίνει επειδή ο ιονισμός του αργού και του θείου, που χρησίμευαν ως το κρίσιμο όπλο τους, θα μπορούσε να προκληθεί από ένα αστέρι νετρονίων με δύο τρόπους. Οι άνεμοι φορτισμένων σωματιδίων που παρασύρονται από ένα ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων και επιταχύνθηκαν κοντά στην ταχύτητα του φωτός μπορεί να έχουν αλληλεπιδράσει με το περιβάλλον σουπερνόβα και να προκάλεσαν τον ιονισμό. Ή το υπεριώδες φως και το φως των ακτίνων Χ που εκπέμπονται από την επιφάνεια εκατομμυρίων μοιρών του καυτού άστρου νετρονίων μπορεί να έχουν απογυμνώσει ηλεκτρόνια από τα άτομα στην καρδιά αυτού του αστρικού συντριμμιού.
Εάν το πρώτο σενάριο είναι αληθινό, τότε το αστέρι νετρονίων στην καρδιά του Supernova 1987A είναι στην πραγματικότητα ένα πάλσαρ που περιβάλλεται από ένα νεφέλωμα ανέμου πάλσαρ. Τα πάλσαρ είναι βασικά περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων. Ωστόσο, εάν το τελευταίο σενάριο είναι η σωστή συνταγή για αυτές τις εκπομπές, αυτός ο κοντινός σουπερνόβα θα παρήγαγε ένα “γυμνό” ή “γυμνό” αστέρι νετρονίων, του οποίου η επιφάνεια θα ήταν απευθείας εκτεθειμένη στο διάστημα.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
— Μια νέα προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κοιτάξουν στο εσωτερικό ενός αστέρα νετρονίων
– Οι «διαταραχές» από νεκρά αστέρια θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την προέλευση των γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων
– Το βαρύτερο άστρο νετρονίων που παρατήρησε ποτέ τα δάκρυα του συντρόφου του
Ο Barlow πρότεινε ότι οι ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να διακρίνουν μεταξύ ενός γυμνού αστέρα νετρονίων και ενός που καλύπτεται από ένα νεφέλωμα ανέμου πάλσαρ κάνοντας περαιτέρω υπέρυθρες παρατηρήσεις της καρδιάς του σουπερνόβα 1987A χρησιμοποιώντας το όργανο NIRSpec του JWST.
«Έχουμε ένα πρόγραμμα που συλλέγει δεδομένα τώρα και θα λαμβάνει δεδομένα με τριπλάσια ή τετραπλάσια ανάλυση στο εγγύς υπέρυθρο», κατέληξε. «Με τη λήψη αυτών των νέων δεδομένων, μπορεί να είμαστε σε θέση να διακρίνουμε τα δύο μοντέλα που έχουν προταθεί για να εξηγήσουν την εκπομπή που προκαλείται από ένα αστέρι νετρονίων».
Τα αποτελέσματα της έρευνας της ομάδας δημοσιεύθηκαν την Πέμπτη (22 Φεβρουαρίου) στο περιοδικό Science.