Telescopul spațial James Webb a detectat prezența unei stele neutronice în rămășițele supernovei 1987A11 min read

Telescopul spațial James Webb a confirmat existența unei stele neutronice în rămășițele supernovei 1987A din Marele Nor al lui Magellan. Descoperirea te ajută să înțelegi procesul cum se nasc și evoluează acestor obiecte cerești dense, rezultate din prăbușirea stelelor mari.

Telescopul spațial James Webb a ajutat la confirmarea, în sfârșit, a existenței unei stele neutronice rămasă în urma supernovei 1987A.// „Type II supernova”, en.wikipedia.org //

În luna februarie a anului 1987, astronomii au primit un cadou senzațional, o explozie a unei supernove// „SN 1987A”, en.wikipedia.org // în galaxia Marele Nor al lui Magellan,// „Large Magellanic Cloud”, en.wikipedia.org // o galaxie satelit a Căii Lactee. Strălucirea supernovei a crescut treptat și a atins maximul în luna mai a acelui an.

Rămășițele supernovei 1987A observate de mai multe instrumente ale telescopului spațial James Webb. Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, Claes Fransson (Stockholm University), Mikako Matsuura (Cardiff University), M. Barlow (UCL), Patrick Kavanagh (Maynooth University), Josefin Larsson (KTH)

Deși supernova era într-o altă galaxie, la o distanță de 160.000 de ani-lumină, aceste evenimente cataclismice sunt extraordinar de luminoase, așa că nu e de mirare că SN 1987A a fost suficient de strălucitoare pentru a putea fi observată chiar și cu ochiul liber.

Cum supernovele din relativa apropiere a Pământului sunt rare, e lesne de înțeles că imediat după detectarea acesteia telescoapele au fost îndreptate spre această supernovă, în speranța că oamenii de știință vor afla informații prețioase despre acest tip de evenimente astronomice.

Astronomii împart supernovele în două mari tipuri:

Supernovele de tipul Ia. Acestea sunt produse în contextul în care o stea pitică albă,// „White dwarf”, en.wikipedia.org // rămășița foarte densă a unei stele de mărimea Soarelui, formează un sistem împreună cu o altă stea, orbitând în jurul aceluiași centru de masă.// „Barycenter (astronomy)”, en.wikipedia.org // Dacă cele două obiecte sunt destul de apropiate, atunci pitica albă poate „fura” materie de pe steaua companion. Materia se va acumula pe pitica albă până când aceasta va atinge limita Chandrasekhar// „Chandrasekhar limit”, en.wikipedia.org // (aproximativ 1,44 mase solare). În acel moment, pitica albă va exploda, devenind o supernovă de tipul Ia.

Supernovele de tipul IIa. Stelele există datorită unui echilibru între forța gravitațională care vrea să prăbușească stelele în ele însele și forța de repulsie generată de reacțiile de fuziune nucleară care au loc în nucleul lor.

Atunci când o stea foarte masivă își termină rezervele de hidrogen, va începe să producă prin fuziune nucleară elemente chimice din ce în ce mai grele, până când nucleul său va deveni atât de dens încât nu va putea continua fuziunea. În acest moment, în lipsa forței de respingere generată de fuziune, steaua se va prăbuși în ea însăși, în ceea ce astronomii numesc un colaps gravitațional. Imediat după acest colaps, steaua va exploda, împrăștiindu-și resturile în Univers, împreună cu elementele chimice pe care le conține. Ulterior, aceste elemente chimice vor intra în componența noilor stele, a planetelor și chiar a formelor de viață care ar putea apărea pe aceste planete.

Supernovele care se petrec conform scenariului descris mai sus sunt catalogate ca supernove de tipul II. În urma supernovelor rămâne ori o stea neutronică, ori o gaură neagră.

Doar stelele mult mai masive decât Soarele își încheie existența printr-o supernovă de tip IIa. Stelele de cel puțin nouă ori mai masive decât Soarele vor forma ori stele neutronice, ori găuri negre în urma supernovei.

Steaua Sanduleak -69 202, fotografiată de Observatorul Sudic European: Foto: ESO

Astronomii știau că Sanduleak -69 202,// „Sanduleak -69 202”, en.wikipedia.org // steaua care a produs supernova 1987A era o stea supergigantă albastră,// „Blue supergiant”, en.wikipedia.org // cu o masă inițială de 20 de ori mai mare decât cea a Soarelui,// „Discovery of a nearby twin of SN1987A’s nebula around the luminous blue variable HD168625: Was Sk–69◦202 an LBV?” (PDF), arxiv.org // care ar fi trebuit să lase un obiect foarte dens, stea neutronică// „Neutron star”, en.wikipedia.org // sau o gaură neagră,// „Black hole”, en.wikipedia.org // în urma supernovei.

Iar oamenii de știință au căutat acest obiect foarte dens în resturile supernovei și au și găsit câteva indicii că acesta ar putea exista. Dar nu aveau o dovadă clară în acest sens.

Galaxia Marele Nor al lui Magellan fotografiată de telescopul VISTA. Foto: ESO/VMC Survey

Dar acum astronomii au îndreptat  telescopul James Webb, cel mai puternic telescop lansat vreodată în spațiul cosmic, spre Marele Nor al lui Magellan, pentru studia rămășițele supernovei 1987 A, în căutarea stelei neutronice.

Și o echipă de oameni de știință a reușit, în sfârșit, să găsească dovada că o stea neutronică se ascunde în mijlocul resturilor supernovei. Echipa a folosit și instrumentul MIRI de la bordul telescopului, la construcția căruia a contribuit. Iar rezultatele au fost publicate într-un studiu recent în revista Science.// „Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A”, science.org //

Cu ajutorul Mid-Infrared Instrument (MIRI), folosit în modul spectrograf, astronomii au găsit urme ale argonului ionizat în interiorul rămășițelor supernovei 1987A. Iar acest gaz ionizat implică existența unei surse de fotoni foarte energetici undeva în interiorul nebuloasei rămase în urma supernovei. Folosind și alte instrumente de la bordul telescopului, astronomii au găsit și mai mult gaz ionizat, ceea ce a întărit concluzia inițială.

„Pentru a crea acești ioni pe care i-am observat, e clar că trebuie să existe o sursă de radiație de energie înaltă în centrul rămășiței SN 1987A”, precizează, pentru site-ul NASA,// „Webb Finds Evidence for Neutron Star at Heart of Young Supernova Remnant”, science.nasa.gov // Claes Fransson, de la Departamentul de astronomie al Universității Stockholm, Suedia, autorul principal al studiului. „În lucrare discutăm diferite posibilități, constatând că sunt probabile doar câteva scenarii și toate acestea implică o stea neutronică nou-născută.”