Cea mai recentă supernovă. Particularităţi

În anul 2008, o echipă de oameni de ştiinţă a anunţat că a descoperit resturile unei supernove care este considerată ca fiind cea mai recentă supernovă ce a avut loc în galaxia Calea Lactee. Explozia ar fi fost vizibilă de pe Pământ în urmă cu peste 100 de ani.

Explozia ar fi fost vizibilă în condiţiile în care aceasta nu a fost mascată intens de praf şi gaz. Poziţia sa probabilă se află la aproximativ 28.000 de ani-lumină distanţă de Pământ, în apropierea centrului galaxiei Calea Lactee. Observaţiile îndelungate, ce au însumat mai mult de 11 zile de analize astronomice, ale câmpului de resturi rămase în urma exploziei supernovei, cunoscut în prezent sub indicativul G1.90.3 şi obţinute cu ajutorul Chandra X-ray Observatory al NASA, au furnizat detalii noi despre acest important eveniment astronomic.

Astronomii estimează că în galaxia noastră o stea explodează sub forma unei supernove, în medie, de două ori într-un secol.

Steaua ce a reprezentat sursa producerii G1.90.3 a fost, cel mai probabil, o pitică albă care a suferit o explozie termonucleară şi a fost distrusă, ulterior partea rămasă din ea unindu-se cu o altă stea pitică albă. O altă variantă posibilă este că aceasta a început să capteze materie de la o stea companion în cadrul unui sistem binar. Aceasta este o clasă de supernove (cunoscute ca fiind de tipul Ia) care sunt utilizate ca indicatori pentru distanţă în cosmologie, deoarece ele au o strălucire stabilă şi o luminozitate incredibilă.

Credit: X-ray (NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski et al.); Optical (DSS)

Explozia a expulzat resturile stelare la viteze mari, creând rămăşiţele de supernovă care sunt observate în prezent cu ajutorul telescopului Chandra şi al altor telescoape. Această nouă imagine, obţinută de telescopul Chandra, este de tip compozit, radiaţia în raze X, de joasă energie, fiind reprezentată cu roşu, radiaţia de energii intermediare cu verde, iar radiaţia având cele mai mari nivele de energie fiind reprezentată cu albastru. De asemenea, sunt înfăţişate datele optice, obţinute în cadrul Digitized Sky Survey, în care stelele apar în culoarea albă. Noile date Chandra, obţinute în 2011, arată că G1.90.3 are mai multe proprietăţi remarcabile.

Datele Chandra arată că cea mai mare parte a emisiilor de raze X sunt de tip „radiaţie sincrotron", produse de electronii cu energie extrem de mare ce sunt acceleraţi în unda de şoc ce se extinde rapid de la explozia de supernovă. Această emisie oferă informaţii cu privire la originea razelor cosmice, particule de mare energie care lovesc în mod constant atmosfera Pământului, dar nu oferă mai multe informaţii despre supernovele de tipul Ia.

În plus, unele dintre emisiile de raze X provin de la elementele generate în explozia supernovei, furnizând indicii cu privire la tipul exploziei. Observaţiile pe termen lung ale telescopului Chandra au fost necesare pentru înţelegerea acestor date.

Cele mai multe rămăşiţe provenite de la supernovele de tipul Ia au o formă simetrică, ele fiind distribuite uniform în toate direcţiile. Cu toate acestea, G1.90.3 prezintă un model extrem de asimetric. Cea mai puternică emisie de raze X de la elemente precum ar fi siliciul, sulful şi fierul se găseşte în partea de nord a câmpului de resturi, constituind un model extrem de asimetric.

O altă caracteristică excepţională a acestui rest de supernovă este că fierul, care se presupune că se formează în nucleul stelei aflate la finalul vieţii şi care se deplasează relativ lent, a fost descoperit în zonele îndepărtate de centrul exploziei şi se deplasează la viteze extrem de ridicate, de peste 3,8 milioane de mile pe oră. Fierul este amestecat cu elemente mai uşoare despre care se presupune că se formează în continuare în stea.

Din cauza distribuţiei neuniforme a resturilor supernovei şi a vitezelor lor extrem de mari, cercetătorii au ajuns la concluzia că explozia originală a avut, de asemenea, proprietăţi foarte neobişnuite. Rezultă că explozia în sine a fost foarte neuniformă şi neobişnuit de energică.

Comparând proprietăţile resturilor provenite de la supernovă cu modelele teoretice, cercetătorii au descoperit indicii privind mecanismul de desfăşurare al exploziei. Explicaţia preferată a cercetătorilor cu privire la ceea ce s-a întâmplat în G1.90.3 o reprezintă ideea de „explozie întârziată", în care explozia are loc în două faze diferite. În prima fază, reacţiile nucleare produc un front de undă ce se extinde încet, generând fier şi elemente similare. În a doua fază, energia obţinută de pe urma acestor reacţii nucleare determină expansiunea stelei, modificarea densităţii sale şi acest proces cauzează apariţia unui front de undă al exploziei ulterioare, unul mult mai rapid.

Dacă explozia supernovei a fost foarte asimetrică, atunci ar trebui să existe mari variaţii în viteza de expansiune a diferitelor părţi ale resturilor sale. Viteza acestora ar trebui să fie măsurată în cadrul viitoarelor observaţii, prin intermediul razelor X, folosind observatorul Chandra şi prin unde radio cu ajutorul Karl G. Jansky Very Large Array al NSF (National Science Foundation).

Observaţiile G1.90.3 permit astronomilor obţinerea unor imagini detaliate ale rămăşiţelor unei supernove tinere şi ale resturilor sale ce se modifică rapid. Multe dintre aceste schimbări sunt provocate de dezintegrarea radioactivă a elementelor expulzate în cadrul exploziei. De exemplu, o cantitate mare de antimaterie se presupune că s-a format după explozie prin dezintegrarea radioactivă a cobaltului. Estimând conţinutul de fier, care se formează prin procesul de dezintegrare radioactivă de la nichel la cobalt şi de la acesta la fier, peste o sută de milioane de trilioane (adică zece la puterea douăzeci) de livre (aproximativ egală cu o jumătate de kg) de pozitroni, omologii de antimaterie ai electronilor, ar trebui să se fi format. Cu toate acestea, aproape toţi aceşti pozitroni s-au combinat cu electroni şi au fost anihilaţi, astfel încât nu mai există posibilitatea de a observa în mod direct această antimaterie.

O lucrare ce descrie rezultatele obţinute este disponibilă online şi a fost publicată în data de 1 iulie 2013 în The Astrophysical Journal Letters.