En röntgenobservatör av Chandra-bild av supernovarresten Cassiopeia A. Kredit: NASA / CXC
Supernova-rest Cassiopeia A (Cas A) har alltid varit ett gåtor. Medan explosionen som skapade denna supernova var uppenbarligen en kraftfull händelse, var den visuella ljusstyrkan på utbrottet som inträffade för över 300 år sedan mycket mindre än en normal supernova, - och faktiskt förbises på 1600-talet - och astronomer vet inte Varför. Ett annat mysterium är om explosionen som skapade Cas A lämnade en neutronstjärna, svart hål eller ingenting alls. Men 1999 upptäckte astronomer ett okänt ljusobjekt i kärnan i Cas A. Nu visar nya observationer med Chandra X-Ray Observatory att detta objekt är en neutronstjärna. Men gåtorna slutar inte där: denna neutronstjärna har en kolatmosfär. Detta är första gången denna typ av atmosfär upptäcks kring ett så litet, tätt föremål.
Objektet i kärnan är mycket litet - bara cirka 20 km brett, vilket var nyckeln till att identifiera det som en neutronstjärna, säger Craig Heinke från University of Alberta. Heinke är författare med Wynn Ho från University of Southampton, Storbritannien på ett papper som visas i november 5-upplagan av Nature.
"De enda två typerna av stjärnor som vi känner till är dessa små är neutronstjärnor och svarta hål," berättade Heinke till Space Magazine. ”Vi kan utesluta att detta är ett svart hål, eftersom inget ljus kan fly från svarta hål, så alla röntgenstrålar som vi ser från svarta hål är faktiskt från material som faller ner i det svarta hålet. Sådana röntgenstrålar skulle vara mycket variabla, eftersom du aldrig ser samma material två gånger, men vi ser inga fluktuationer i ljusets ljusstyrka. "
Heinke sa att Chandra röntgenobservatorium är det enda teleskopet som har tillräckligt skarp syn för att observera detta föremål i en så ljus supernovarester.
Men den mest ovanliga aspekten av denna neutronstjärna är dess kolatmosfär. Neutronstjärnor är mestadels gjorda av neutroner, men de har ett tunt lager av normalt material på ytan, inklusive en tunn –10 cm – mycket varm atmosfär. Tidigare studerade neutronstjärnor har alla väteatmosfärer, vilket förväntas, eftersom den intensiva tyngdkraften hos neutronstjärnan stratifierar atmosfären och sätter det lättaste elementet, väte, på toppen.
Men inte så med detta objekt i Cas A.
"Vi kunde producera modeller för röntgenstrålning av en neutronstjärna med flera olika möjliga atmosfärer," sa Heinke i en e-postintervju. "Endast kolatmosfären kan förklara all data vi ser, så vi är ganska säkra på att denna neutronstjärna har en kolatmosfär, första gången vi har sett en annan atmosfär på en neutronstjärna."
En konstnärs intryck av neutronstjärnan i Cas A som visar den lilla utsträckningen av kolatmosfären. Jordens atmosfär visas i samma skala som neutronstjärnan. Kredit: NASA / CXC / M.Weiss
Så hur förklarar Heinke och hans team bristen på väte och helium på denna neutronstjärna? Tänk på Cas A som en baby.
"Vi tror att vi förstår att det på grund av den riktigt unga åldern för detta objekt - vi ser det i den mjuka åldern endast 330 år gammal, jämfört med andra neutronstjärnor som är tusentals år gamla," sade han. ”Under supernovaexplosionen som skapade denna neutronstjärna (när stjärnkärnan kollapsar ner till ett stadsstor objekt, med en otroligt hög densitet högre än atomkärnor), upphettades neutronstjärnan till höga temperaturer, upp till en miljard grader. Det har nu kylts ner till några miljoner grader, men vi tror att dess höga temperaturer var tillräckliga för att producera kärnfusion på neutronstjärnan och smälte väte och helium till kol. "
På grund av denna upptäckt har forskare nu tillgång till en supernovas hela livscykel och kommer att lära sig mer om den roll exploderande stjärnor spelar i universums sammansättning. Till exempel är de flesta mineraler som finns på jorden produkter från supernovaer.
"Denna upptäckt hjälper oss att förstå hur neutronstjärnor föds i våldsamma supernovaexplosioner," sade Heinke.
Källa: Intervju med Craig Heinke
