Dammig supernova-rest. Klicka för att förstora
En supernova-rest i Small Magellanic Cloud är bara 1 000 år gammal; vilket gör det till en av de yngsta som någonsin upptäckts. Aktuella teorier om supernovaer förutspår att det borde ha 100 gånger det damm som astronomer kan upptäcka. Det är möjligt att supernovaschockvågorna förhindrade dammbildning, eller att stora mängder kallare damm bara inte har sett av infraröda instrument.
En av de yngsta resterna av supernova, en glödande röd dammboll som skapades av explosionen för 1 000 år sedan av en supermassiv stjärna i en närliggande galax, Small Magellanic Cloud, uppvisar samma problem som exploderande stjärnor i vår egen galax: för lite damm .
Nya mätningar från University of California, Berkeley, astronomer som använde infraröda kameror ombord på NASA: s Spitzer Space Telescope visar högst en hundraedel av den mängd damm som förutsäges av nuvarande teorier om supernovaer i kärnkollaps, knappt planeten i solsystemet .
Avvikelsen utgör en utmaning för forskare som försöker förstå ursprunget till stjärnor i det tidiga universum, eftersom damm som främst produceras från exploderande stjärnor tros frö bildandet av nya generationens stjärnor. Medan rester av supermassiva exploderande stjärnor i Vintergalaxen också visar mindre damm än förutsagt, hade astronomer hoppats att supernovaer i det mindre utvecklade Small Magellanic Cloud skulle överensstämma mer med sina modeller.
"De flesta av det tidigare arbetet var inriktat endast på vår galax eftersom vi inte hade tillräckligt med upplösning för att titta längre bort i andra galaxer," sa astrofysiker Snezana Stanimirovic, forskningsassistent vid UC Berkeley. ”Men med Spitzer kan vi få riktigt högupplösta observationer av Small Magellanic Cloud, som ligger 200 000 ljusår bort. Eftersom supernovaer i Small Magellanic Cloud upplever förhållanden som liknar de vi förväntar oss för tidiga galaxer, är detta ett unikt test av dammbildning i det tidiga universum. ”
Stanimirovic rapporterar om sina resultat i en presentation och pressöversikt idag (tisdag 6 juni) vid ett möte i American Astronomical Society i Calgary, Alberta, Kanada.
Stanimirovic spekulerar i att skillnaden mellan teori och observationer kan vara resultatet av något som påverkar effektiviteten som tunga element kondenserar till damm, från en mycket högre grad av dammförstörelse i energiska supernovaschockvågor, eller för att astronomer saknar en mycket stor mängd mycket kallare damm som kan döljas från infraröda kameror.
Denna upptäckt antyder också att alternativa dammbildningsplatser, i synnerhet de kraftfulla vindarna från massiva stjärnor, kan vara viktigare bidragsgivare till dammpoolen i urvalkstjärnor än supernovor.
Massiva stjärnor - det vill säga stjärnor som är 10 till 40 gånger större än vår sol - tros avsluta sina liv med en massiv kollaps av sina kärnor som blåser bort de yttre lagren av stjärnorna, spyr ut tunga element som kisel, kol och järn i expanderande sfäriska moln. Detta damm tros vara källan till material för bildandet av en ny generation av stjärnor med mer tunga element, så kallade "metaller", utöver den mycket mer rikliga väte- och heliumgas.
Stanimirovic och kollegor vid UC Berkeley, Harvard University, California Institute of Technology (Caltech), Boston University och flera internationella institut bildar ett samarbete som kallas Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Gruppen utnyttjar Spitzer-teleskopets enastående upplösning för att studera interaktioner i galaxen mellan massiva stjärnor, molekylära dammmoln och deras miljö.
Enligt Alberto Bolatto, en forskningsassistent vid UC Berkeley och huvudutredare för S3MC-projektet, "är det lilla magellanska molnet som ett laboratorium för att testa dammbildning i galaxer med förhållanden mycket närmare galaxernas i det tidiga universum."
"De flesta av den strålning som produceras av supernova-rester släpps ut i den infraröda delen av spektrumet," sa Bryan Gaensler från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass. "Med Spitzer kan vi äntligen se hur dessa föremål verkligen ser ut ”.
Kallas en dvärg oregelbunden galax, det lilla magellanska molnet och dess följeslagare, det stora magellanska molnet, som kretsar kring den mycket större mjölkvägen. Alla tre är cirka 13 miljarder år gamla. Under eoner har Vintergatan drivit och dragit dessa satellitgalaxer, skapat inre turbulens som antagligen är ansvarig för den långsammare stjärnbildningen, och därmed den långsamma utvecklingen som gör att det lilla magellanska molnet ser ut som mycket yngre galaxer sett längre bort.
"Denna galax har verkligen haft ett vildt förflutna," sa Stanimirovic. På grund av detta är dock ”damminnehållet och överflödet av tunga element i Small Magellanic Cloud mycket lägre än i vår galax,” sade hon, ”medan det interstellära strålningsfältet från stjärnor är mer intensivt än i Vintergalaxen . Alla dessa element var närvarande i det tidiga universum. ”
Tack vare 50 timmars observation med Spitzers IR-kamera (IRAC) och Multiband Imaging Photometer (MIPS), avbildade S3MC-undersökningsteamet den centrala delen av galaxen 2005. I en bit av den bilden märkte Stanimirovic en röd sfärisk bubbla som hon upptäckte motsvarade exakt en kraftfull röntgenkälla som tidigare observerats av NASA: s Chandra-röntgenobservatörsatellit. Bollen visade sig vara en supernova-rest, 1E0102.2-7219, mycket studerad under de senaste åren i de optiska, röntgen- och radiobanden, men aldrig tidigare sett i det infraröda.
Infraröd strålning släpps ut av varma föremål, och i själva verket indikerade strålning från supernovarresten, som är synlig i endast ett våglängdsband, att den 1000 år gamla dammbubblan var nästan jämnt 120 Kelvin, motsvarande 244 grader Fahrenheit under noll. E0102, bland den yngsta tredjedelen av alla kända supernova-rester, berodde troligen på en explosion av en stjärna som är 20 gånger solens storlek, och skräpet har expanderat med cirka 1 000 kilometer per sekund sedan dess.
De infraröda uppgifterna gav en möjlighet att se om tidigare generationer av stjärnor - sådana med låga mängder tungmetaller - motsvarar närmare de aktuella teorierna om dammbildning i exploderande supermassiva stjärnor. Tyvärr var mängden damm - nästan en tusendels massa av solen - minst 100 gånger mindre än förutsagt, liknande situationen med den välkända supernovarester Cassiopeia A i Vintergatan.
S3MC-teamet planerar framtida spektroskopiska observationer med Spitzer-teleskopet som kommer att ge information om den kemiska sammansättningen av dammkorn som bildas i supernovaexplosioner.
Arbetet sponsrades av National Aeronautics and Space Administration och National Science Foundation.
NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, hanterar Spitzer Space Telescope-uppdraget för NASA: s Science Mission Directorate, baserat i Washington, D.C., Vetenskapliga operationer bedrivs vid Spitzer Science Center i Caltech, också i Pasadena. JPL är en division av Caltech.
Originalkälla: UC Berkeley News Release
