Endlich können Sie die Explosion einer kosmischen Supernova mit eigenen Augen beobachten

Eine geisterhafte „Hand“, die durch den Kosmos greift, hat uns gerade neue Einblicke in den gewaltsamen Tod massereicher Sterne gegeben.

Bei der spektakulären Struktur handelt es sich um den Auswurf einer Kernkollaps-Supernova. Durch die Aufnahme von Bildern über einen Zeitraum von 14 Jahren konnten Astronomen beobachten, wie sie mit etwa 4.000 Kilometern (2.485 Meilen) pro Sekunde in den Weltraum schoss.

An den äußersten Spitzen der „Finger“ dringt der Supernova-Überrest und die Druckwelle – genannt MSH 15-52 – in eine Gaswolke namens RCW 89 ein, erzeugt Stöße und Knoten im Material und führt dazu, dass die expandierende Supernova langsamer wird.

MSH 15-52 befindet sich 17.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und scheint einer der jüngsten bekannten Supernova-Überreste in der Milchstraße zu sein. Das Licht der Sternexplosion erreichte die Erde vor etwa 1.700 Jahren, als dem Vorläuferstern der Treibstoff zur Unterstützung der Fusion ausging, seine äußere Materie in den Weltraum explodierte und sein Kern kollabierte.

(NASA/CXC/SAO/P.Slane, et al.)

Dieser kollabierte Kern verwandelte sich in eine Art „toten“ Stern namens a Drücken Sie , ein extrem dichtes Objekt mit Neutronen, die so dicht gepackt sind, dass sie einige der Eigenschaften eines Atomkerns annehmen und Licht von seinen Polen aus pulsieren lassen, während es sich mit hoher Geschwindigkeit dreht.

Diese Rotation trägt auch dazu bei, den Röntgennebel aus ausgestoßenem Sternmaterial zu formen, der sich in den Weltraum ausdehnt.

Wie schnell es sich genau ausdehnt, wurde in einer neuen Studie detailliert beschrieben, die Bilder aus den Jahren 2004, 2008 und 2017–2018 verwendet, um Veränderungen in RCW 89 zu beobachten, wenn der Supernova-Überrest in ihn eintaucht.

Durch die Berechnung der Distanz, die diese Strukturen im Laufe der Zeit zurücklegen, erhalten wir ein besseres Verständnis der Geschwindigkeit der Stoßwelle und der Knoten des ausgestoßenen Sternmaterials in MSH 15-52. Sie können dies im Bild unten sehen.

(NASA/SAO/NCSU/Borkowski et al.)

Die Druckwelle, die sich in der Nähe einer der Fingerspitzen der Hand befindet, ist ein Merkmal, bei dem MSH 15-52 auf RCW 89 trifft, das sich mit einer Geschwindigkeit von 4.000 Kilometern pro Sekunde bewegt, aber einige Materialknoten bewegen sich sogar noch schneller, mit bis zu 5.000 km/s.

Es wird angenommen, dass es sich bei diesen Knoten um Klumpen aus Magnesium und Neon handelt, die sich vor der Supernova-Explosion im Stern gebildet haben, und sie bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Selbst die langsamsten scheinen wahnsinnig schnell zu sein, etwa 1.000 km/s.

Dennoch verlangsamen sich diese Strukturen, da sie mit der Materie in RCW 89 interagieren. Die Entfernung vom Pulsar zu RCW 89 beträgt etwa 75 Lichtjahre; Um diese Distanz zu überbrücken, beträgt die erforderliche mittlere Ausdehnungsgeschwindigkeit der Außenkante von MSH 15-52 13.000 km/s.

Dies bedeutet, so haben die Forscher festgestellt, dass das Material durch einen Hohlraum oder eine Blase mit relativ geringer Dichte im Gas um den explodierten Stern gewandert ist, bevor es auf RCW 89 traf. Dies steht im Einklang mit dem Kernkollaps-Supernova-Modell.

Als der Vorläuferstern das Ende seiner Hauptreihenlebensdauer erreichte, wehte ein starker Sternwind in den ihn umgebenden Raum, entzog dem Stern seinen Wasserstoff und erzeugte einen riesigen Hohlraum. Als dann der Kern des Sterns schließlich in einer Supernova kollabierte, schleuderte die Explosion das verbleibende Sternmaterial in diesen relativ leeren Raumbereich.

RCW 89 stellt die Wand des Hohlraums dar. Als MSH 15-52 auf diese Region mit höherer Dichte traf, verursachte die Kollision eine schnelle Verzögerung.

Im Supernova-Überrest wurden auch Supernova-Auswürfe im höheren Geschwindigkeitsbereich beobachtet Cassiopeia A , 11.000 Lichtjahre entfernt. Es wird ebenfalls angenommen, dass es sich dabei um eine Kernkollaps-Supernova handelte, aber wir haben sie erst vor viel jüngerer Zeit beobachtet – das Licht der Explosion erreichte die Erde erst vor gerade einmal 350 Jahren.

Wir verstehen den Ursprung der sich schnell bewegenden Klumpen in beiden Supernovae noch nicht wirklich, aber das Sammeln weiterer Daten und die Untersuchung solcher Explosionen in verschiedenen Zeitspannen wird Astronomen dabei helfen, das Puzzle sorgfältig zusammenzusetzen.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .