SN 1572: Chandra obserwuje rosnącą mgławicę po supernowej

tycho-xray-crunched

Gdy gwiazda – która doprowadziła do powyższej supernowej – eksplodowała w 1572 roku, była na tyle jasna, że z Ziemi była widoczna w ciągu dnia. I choć nie był on ani pierwszą, ani jedyną osobą obserwującą to zjawisko, duński astronom Tychon Brahe napisał książkę, w której obszernie opisywał swoje obserwacje tego zjawiska – w ten sposób z resztą zasłużył sobie na nazwanie jej jego imieniem.

Aktualnie astronomowie obserwują pole pozostałości po tej eksplozji – znanej jako Supernowa Tychona – na podstawie danych zebranych za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) oraz wielu innych teleskopów. Dzisiaj wiemy już, że gwiazda Tychona powstała wskutek eksplozji białego karła – przez co należy ona do supernowych typu Ia wykorzystywanych często do mierzenia odległości we Wszechświecie.

Ze względu na fakt, że materia wyrzucona z rozerwanej gwiazdy została rozgrzana przez powstałe w wyniku eksplozji fale uderzeniowe, intensywnie świeci w zakresie rentgenowskim. Teraz astronomowie wykorzystali obserwacje wykonane za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra w latach 2000-2015 do stworzenia najdłuższej sekwencji wideo (opierającej się na pięciu zdjęciach) przedstawiającej ewolucję mgławicy po supernowej Tychona. Widać na niej, że rozszerzanie się mgławicy wciąż trwa  po 450 latach.  Obiekt znajduje się 10 000 lat świetlnych od nas.

Łącząc dane w zakresie rentgenowskim z zbieranymi przez 30 lat za pomocą VLA obserwacjami w zakresie radiowym, astronomowie stworzyli także film wykorzystujący trzy inne zdjęcia.

Naukowcy zmierzyli prędkość fali uderzeniowej w wielu różnych miejscach w pobliżu obiektu. Jego duże rozmiary pozwalają na zmierzenie tego ruchu ze stosunkowo wysoką precyzją. Choć kształt obiektu jest niemal kulisty, zauważalne są istotne różnice prędkości fali uderzeniowej między poszczególnymi regionami. Prędkość w dół i w prawo jest dwa razy większa od prędkości materii skierowanej w górę i w lewo. Te różnice zauważono już we wcześniejszych obserwacjach.

Tego typu dyspersja prędkości rozprzestrzeniania się materii spowodowana jest różnymi gęstościami gazu otaczającego supernową. Z tego też powodu miejsce eksplozji nie znajduje się w geometrycznym środku mgławicy, a jest od niej przesunięte o ok. 10% obecnego promienia pozostałości po supernowej. Udało się także określić, że maksymalna prędkość fali uderzeniowej wynosi ok. 18 milionów kilometrów na godzinę.

Takie różnice między miejscem eksplozji, a geometrycznym środkiem pozostałości po niej mogą występować także w innych obiektach tego typu. Zrozumienie położenia miejsca eksplozji supernowych typu Ia jest istotne, bowiem pozwala zawęzić obszar poszukiwań gwiezdnego towarzysza sprzed eksplozji. Gwiazda, która towarzyszyła białemu karłowi przed eksplozją może pomóc zidentyfikować mechanizm, który do niej doprowadził. Biały karzeł mógł ściągać materię z gwiezdnego towarzysza do momentu, w którym osiągnął krytyczną masę i eksplodował. Brak gwiezdnego towarzysza wspiera natomiast inny mechanizm, w którym dwa białe karły połączyły się ze sobą co prowadzi do przekroczenia masy krytycznej i eksplozji.

Znaczne odchylenie miejsca eksplozji od geometrycznego środka pozostałości po supernowej to stosunkowo nowe zjawisko. Przez pierwsze kilkaset lat, fala uderzeniowa eksplozji była na tyle silna, że gęstość gazu, w który uderzała nie stanowiła żadnej przeszkody.

Źródło: Chandra X-ray Center