Forskere spoler uret tilbage for at beregne alder og sted for supernova-eksplosion

Astronomer skruer uret tilbage på de ekspanderende rester af en nærliggende, eksploderet stjerne. Ved at bruge NASAs Hubble-rumteleskop, de sporede det hurtige granatsplinter fra eksplosionen for at beregne et mere nøjagtigt skøn over placeringen og tidspunktet for stjernedetonationen.

Offeret er en stjerne, der eksploderede for længe siden i den lille magellanske sky, en satellitgalakse til vores Mælkevej. Den dømte stjerne efterlod en ekspanderende, gasformigt lig, en supernova-rest ved navn 1E 0102.2-7219, som NASAs Einstein-observatorium først opdagede i røntgenstråler. Ligesom detektiver, forskere silede gennem arkivbilleder taget af Hubble, analysere observationer af synligt lys foretaget med 10 års mellemrum.

Forskerholdet, ledet af John Banovetz og Danny Milisavljevic fra Purdue University i West Lafayette, Indiana, målte hastighederne af 45 haletudseformede, iltrige klumper af ejecta slynget af supernova-eksplosionen. Ioniseret oxygen er et fremragende sporstof, fordi det lyser klarest i synligt lys.

For at beregne en nøjagtig eksplosionsalder, astronomerne valgte de 22 hurtigst bevægende udkastningsklumper, eller knob. Forskerne fastslog, at disse mål var de mindst tilbøjelige til at være blevet bremset ved passage gennem interstellart materiale. De sporede derefter knudernes bevægelse bagud, indtil ejectaen smeltede sammen på et tidspunkt, identifikation af eksplosionsstedet. Da det først blev kendt, de kunne beregne, hvor lang tid det tog de hurtige knob at rejse fra eksplosionscentret til deres nuværende placering.

Ifølge deres skøn, lyset fra eksplosionen ankom til Jorden 1, 700 år siden, under Romerrigets forfald. Imidlertid, supernovaen ville kun have været synlig for indbyggerne på Jordens sydlige halvkugle. Desværre, der er ingen kendte optegnelser om denne titaniske begivenhed.

Forskernes resultater adskiller sig fra tidligere observationer af supernovaens eksplosionssted og alder. Tidligere undersøgelser, for eksempel, ankom i eksplosionsalderen på 2, 000 og 1, 000 år siden. Imidlertid, Banovetz og Milisavljevic siger, at deres analyse er mere robust.

"En tidligere undersøgelse sammenlignede billeder taget med års mellemrum med to forskellige kameraer på Hubble, Wide Field Planetary Camera 2 og Advanced Camera for Surveys (ACS), " sagde Milisavljevic. "Men vores undersøgelse sammenligner data taget med det samme kamera, ACS, gør sammenligningen meget mere robust; knuderne var meget nemmere at spore med det samme instrument. Det er et vidnesbyrd om Hubbles levetid, at vi kunne lave en så ren sammenligning af billeder taget med 10 års mellemrum."

Astronomerne benyttede sig også af de skarpe ACS-billeder til at vælge, hvilke udstødende klumper der skulle analyseres. I tidligere undersøgelser, forskere tog gennemsnittet af hastigheden af ​​alle de gasformige affald for at beregne en eksplosionsalder. Imidlertid, ACS-dataene afslørede områder, hvor ejectaen blev langsommere, fordi den bragede ind i tættere materiale, som stjernen kastede ud, før den eksploderede som en supernova. Forskere inkluderede ikke disse knob i prøven. De havde brug for det udkast, der bedst afspejlede deres oprindelige hastigheder fra eksplosionen, bruge dem til at bestemme et nøjagtigt aldersestimat af supernova-eksplosionen.

Hubble målte også hastigheden af ​​en formodet neutronstjerne - den knuste kerne af den dødsdømte stjerne - der blev slynget ud fra eksplosionen. Baseret på deres skøn, neutronstjernen skal bevæge sig med mere end 2 millioner miles i timen fra midten af ​​eksplosionen for at være nået frem til sin nuværende position. Den formodede neutronstjerne blev identificeret i observationer med European Southern Observatory's Very Large Telescope i Chile, i kombination med data fra NASAs Chandra X-ray Observatory.

"Det er ret hurtigt og i den yderste ende af, hvor hurtigt vi tror, ​​en neutronstjerne kan bevæge sig, selvom den fik et spark fra supernovaeksplosionen, " sagde Banovetz. "Nyere undersøgelser sætter spørgsmålstegn ved, om objektet faktisk er den overlevende neutronstjerne fra supernovaeksplosionen. Det er potentielt kun en kompakt klump af supernova-udkast, der er blevet tændt op, og vores resultater understøtter generelt denne konklusion."

Så jagten kan stadig være i gang efter neutronstjernen. "Vores undersøgelse løser ikke mysteriet, men det giver et skøn over hastigheden for kandidatneutronstjernen, " sagde Banovetz.

Banovetz vil præsentere holdets resultater den 14. januar ved American Astronomical Societys vintermøde.