Bańki tytanu kluczem do tajemnicy eksplodujących gwiazd?

Gdy gwiazdy eksplodują, ich szczątki pozostają na zawsze w przestrzeni kosmicznej w formie przerzedzającej się mgławicy. Jeżeli jesteśmy odpowiedni blisko możemy ją zbadać nim się „rozpłynie”. Astronomowie są w stanie określić, które szczątki pochodzą właśnie z Cas A. Każda taka eksplozja zostawia ślady w postaci złota i tytanu. Pierwiastki te można znaleźć na różnych planetach i w przestrzeni kosmicznej.

- Naukowcy są przekonani, że większość tytanu, który wykorzystujemy w naszym codziennym życiu powstała właśnie w czasie eksplozji którejś z gwiazd – tłumaczy w informacji prasowej Toshiki Sato, główny autor analizy odkrycia i wykładowca na tokijskiej uczelni Rikkyo. Dodaje, że aż do tej pory nie udało się uchwycić momentu tuż po stworzeniu stabilnej formy tego metalu (stabilnego izotopu).

Supernowa może nastąpić na skutek wyczerpania się paliwa wewnątrz masywnej gwiazdy. Może też być skutkiem „obżarstwa”. Jeżeli pochłaniając materię z sąsiedniej gwiazdy przekroczy masę krytyczną (tzw. masę Chandrasekhara), nastąpi wybuch termojądrowy. W pierwszym wypadku, gdy nuklearne źródło energii masywnej gwiazdy wyczerpuje się, jej środek zapada się na skutek oddziaływań grawitacyjnych. Powstaje wówczas albo gwiazda neutronowa o supergęstej budowie, albo (rzadziej) czarna dziura.

Gdy resztki zapadającej się dawnej gwiazdy opadają do środka, „odbijają” się od powierzchni gwiazdy neutronowej odwracając proces implozji. Temperatura powstająca w trakcie tego procesu wywołuje fale uderzeniową. Podobna ona jest do efektu wywoływanego przez samolot osiągającego prędkość naddźwiękową. Fala ta rozchodzi się we wszystkie strony zbierając fragmenty zniszczonej gwiazdy. Podczas reakcji jądrowych zachodzących właśnie na tym etapie powstają nowe pierwiastki jak tytan.

- Najnowsze trójwymiarowe symulacje sugerują, że kluczową rolę w napędzaniu tej fali uderzeniowej grają neutrino. Subatomowe cząsteczki o niewielkiej masie powstające w trakcie tworzenia się gwiazdy neutronowej uciekają z miejsca narodzin pchając przed sobą bańki stanowiące z kolei +siłę napędową+ fali, uruchamiające ostatecznie etap supernowej – czytamy w informacji prasowej.

Właśnie w przypadku Cas A odkryto dowody na napędzaną neutrino eksplozję. Dane z teleskopu Chandra ukazały struktury przypominające palce skierowane od centrum eksplozji na zewnątrz. Zbudowane one były z tytanu i chromu.- Warunki konieczne do stworzenia tych pierwiastków w reakcji nuklearnej odpowiadały wartościom zaobserwowanym w modelach komputerowych symulujących bańki napędzające eksplozję. Pierwiastki tytanu wykryte przez teleskop Chandra w Cas A były stabilnym izotopem – wyjaśnia NASA.

Wcześniej, gdy posługiwano się do obserwacji Kasjopeja A teleskopem NuSTAR odkryto jedynie niestabilne izotopy tytanu, które co 60 lat zmieniają się w skand, a potem w wapń (stałe izotopy tego nie robią). Masa stabilnego tytanu wytworzonego przy supernowej Cas A przewyższa całkowitą masę Ziemi.

- Nigdy jeszcze nie widzieliśmy takiej sygnatury tytanowych baniek w resztkach supernowej. Udało się tylko dzięki niezwykle ostrym zdjęciom z teleskopu Chandra. Nasze odkrycie to ważny krok w kierunku rozwiązania problemu przejścia wybuchającej gwiazdy w stan supernowej – uważa współautor odkrycia, Keiichi Maeda z uniwersytetu w Kyoto.

Na prezentowanym powyżej zdjęciu żelazo wyrażono na pomarańczowo, tlen na fioletowo a krzem na zielono. Tytan zabarwiony na fotografii na jasno niebieski kolor pochodzi z wcześniejszego odkrycia dokonanego teleskopem NASA NuSTAR. Dane z pasma X zebrane przez Chandrę zostały nałożone na zdjęcie w paśmie światła widzialnego wykonane przez teleskop Hubble’a.