Observatoř Chandra odhalila vnitřní konflikt hvězdy před explozí

Grafika zobrazuje data z rentgenové observatoře Chandra, která sleduje pozůstatek supernovy Cassiopeia A (Cas A), která se nachází asi 11 000 světelných let od Země a je častým cílem observatoře již více než čtvrt století. Nová data z družice odhalují nový pohled na toto pole trosek z explodující hvězdy. V nejnovějším výsledku astronomové nyní pomocí Chandry zjistili, že vnitřek hvězdy se násilně přeskupil jen několik hodin před explozí. Tento objev pomáhá vědcům lépe pochopit, jak hmotné hvězdy explodují a co se potom děje s jejich pozůstatky.

Hlavní panel této grafiky tvoří data z Chandry, která byla vybrána tak, aby znázorňovala umístění různých prvků ve zbytcích exploze: křemík (červená), síra (žlutá), vápník (zelená) a železo (fialová). Modrá barva odhaluje detekované rentgenové záření s nejvyšší energií, přičemž modrý vnější kruh zvýrazňuje rozpínající se tlakovou vlnu z původní exploze před stovkami let.

Vložený obrázek vlevo nahoře zobrazuje menší oblast Cas A. Ta odhaluje data shromážděná družicí Chandra, která zachycují relativní množství křemíku a neonu. Oblasti s velkým množstvím křemíku, ale menším množstvím neonu, jsou označeny jako bohaté na křemík a chudé na neon a jsou zbarveny červeně. Oblasti, kde Chandra detekuje opak – velké množství neonu, ale menší množství křemíku (bohaté na neon a chudé na křemík) – jsou zbarveny modře.

Tyto různé oblasti poskytují klíčové informace o předchůdci supernovy, o hvězdě, která explodovala a vytvořila pozůstatek Cas A. Dokazují, že jen několik hodin před explozí byly cibulovité vrstvy prvků v jejím nitru narušeny. Vědci se domnívají, že část vnitřní vrstvy s velkým množstvím křemíku se dostala ven a narušila sousední vrstvu s velkým množstvím neonu. Toto vychýlení nejen způsobilo, že materiál bohatý na křemík putoval ven, ale také donutilo materiál bohatý na neon putovat dovnitř. Jasné stopy těchto vnějších toků křemíku a vnitřních toků neonu v Cas A jsou vidět na vloženém obrázku a odpovídají oblastem bohatým na křemík a chudým na neon, respektive oblastem bohatým na neon a chudým na křemík.

Další obrázek ukazuje průřez hmotnou hvězdou podobnou té, která vytvořila zbytek supernovy Cas A. Cibulovitým vrstvám dominují stále těžší prvky, počínaje vodíkem a sahajícími až k héliu, uhlíku, kyslíku, křemíku a železu ve středu hvězdy. Průřez je zobrazen několik hodin před explozí hvězdy v podobě supernovy. Materiál bohatý na křemík, který vzniká v jaderných reakcích zahrnujících kyslík (v úzké „slupce spalující O“), se vznáší a tlačí ven v oblacích bohatých na křemík, čímž nutí materiál bohatý na neon dále proudit dovnitř. Pohyb těchto materiálů bohatých na křemík a neon narušuje úzkou slupku, kde uhlík a neon procházejí jadernými reakcemi (úzká „slupka spalující C/Ne“).

Protože Chandra pozorovala, že prvky v pozůstatku nyní nejsou rovnoměrně promíchány, naznačuje to, že k úplnému promíchání křemíku a neonu s dalšími prvky nedošlo bezprostředně před nebo po explozi.

Tyto výsledky byly publikovány v nejnovějším čísle časopisu The Astrophysical Journal a jsou k dispozici online.

Zdroj: https://chandra.harvard.edu/photo/2025/casa/

autor: František Martinek