Naukowcy czekali na to 30 lat. Po raz pierwszy wykazano, że w środku supernowej kryje się gwiazda neutronowa

W tym artykule:

1. Zagadka związana z supernową
2. Jak działa spektrograf
3. Przekonywujące dowody
4. Sekrety supernowej SN 1987A

W 1987 r. gołym okiem można było obserwować niezwykłe zdarzenie. W Wielkim Obłoku Magellana – sąsiedniej galaktyce – pojawiła się supernowa. Był to niezwykle jasny wybuch masywnej gwiazdy, której zewnętrzne warstwy zostały wyrzucone w przestrzeń kosmiczną. Malownicze pozostałości po supernowej SN 1987A widoczne są do dzisiaj, chociaż obecnie można je obserwować tylko z pomocą teleskopów.

Zagadka związana z supernową

Wybuch ten był najjaśniejszy, jaki zaobserwowaliśmy od 1604 r. Czyli od czasów supernowej zauważonej przez Johannesa Keplera. Wiązała się z nim jednak pewna zagadka. Co pozostało po pierwotnej gwieździe – gwiazda neutronowa czy czarna dziura? Teoria dopuszczała obie te możliwości. Zaś gęsty pył tworzący pozostałości po supernowej uniemożliwiał zbadania, co znajduje się w jej środku.

Aż do teraz. Za pomocą dwóch instrumentów, w które wyposażony jest Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, naukowcy rozstrzygnęli, że w rezultacie supernowej SN 1987A narodziła się gwiazda neutronowa. Przełomowe odkrycie zostało opisane w artykule opublikowanym na łamach „Science”.

Jak działa spektrograf

Międzynarodowy zespół badawczy wykorzystał spektrograf NIRSpec oraz kamerę i spektrograf MIRI, by przyjrzeć się supernowej w podczerwieni. Spektrografy rejestrują widmo promieniowania. Różni się ono w zależności od tego, przez jaką substancję przeszło światło. Każdy pierwiastek pochłania inną część promieniowania, pozostawiając po sobie w widmie charakterystyczny wzór.

Dlatego właśnie spektrografy są tak potężnymi narzędziami. Analizując światło nieraz bardzo odległych obiektów, można dowiedzieć się, z czego są zbudowane. Dotyczy to również supernowej SN 1987A. Dzięki spektrografom na Teleskopie Jamesa Webba okazało się, że w centrum pozostałości po supernowej SN 1987A – czyli tam, gdzie przed była wybuchem gwiazda – znajdują się atomy silnie zjonizowanego argonu oraz siarki.

Przekonywujące dowody

Dla nas może nie brzmieć to spektakularnie, ale dla naukowców tak. – Odkrycie linii emisyjnych silnie zjonizowanego argonu i siarki w centrum mgławicy otaczającej supernową SN 1987A to bezpośredni dowód istnienia tam centralnego źródła promieniowania jonizującego – mówi prof. Mike Barlow z Kolegium Uniwersyteckiego w Londynie, jeden z autorów badań.

Co może być tym źródłem? – Nasze dane pasują tylko do gwiazdy neutronowej – wyjaśnia Barlow. I dodaje, że naukowcy od trzydziestu lat zastanawiali się, co kryje się wśród pyłów pozostałych po supernowej SN 1987A. – To ekscytujące, że rozwiązaliśmy tę zagadkę – mówi naukowiec.

Sekrety supernowej SN 1987A

Supernowe to najważniejsze źródło pierwiastków niezbędnych do życia. Bez nich nie mielibyśmy np. węgla, krzemu czy żelaza. Tuż przed samym wybuchem w mającej eksplodować gwieździe powstają również argon i siarka.

Dla opisanego w „Science” odkrycia kluczowe jest, że atomy argonu i siarki, znalezione w środku pozostałości po supernowej, są zjonizowane. Czyli – że utraciły część elektronów i nie są już obojętne elektrycznie. Pierwiastki te mogły ulec jonizacji tylko na dwa sposoby. Albo na skutek silnego promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego emitowanego przez szybko stygnącą i ultra gorącą gwiazdę neutronową. Albo w wyniku promieniowania emitowanego przez naładowane cząstki rozpędzane w silnym polu magnetycznym pulsara, czyli wirującej gwiazdy neutronowej.

Jeszcze więcej ukrytych oceanów w Układzie Słonecznym? Mogą mieć je nawet dwie planety karłowate

Na Eris i Makemake, dwóch planetach karłowatych, odkryto ślady wskazujące na aktywność geotermalną. To oznacza, że pod ich powierzchniami mogą kryć się akweny ciekłej wody.

W obu przypadkach mianownik jest ten sam. Kompaktowy obiekt widoczny w centrum pozostałości po supernowej SN 1987A to gwiazda neutronowa. Dlaczego to odkrycie jest tak ważne dla nauki?

– Supernowe są głównymi źródłami pierwiastków chemicznych, dzięki którym istnieje życie – mówi prof. Barlow. - Dlatego chcemy, aby ich modele były prawidłowe. Nie ma innego obiektu takiego jak gwiazda neutronowa w supernowej SN 1987A − tak blisko nas i powstałego tak niedawno – dodaje naukowiec. A ponieważ tworzący pozostałości po supernowej materiał cały czas się rozszerza, z biegiem czasu badacze będą mogli dowiedzieć się o niej coraz więcej.

Źródła: EurekAlert, Science

Szukasz więcej fascynujących informacji na temat świata roślin i zwierząt, odkryć archeologicznych i nieskończonego Wszechświata? Zaprenumeruj magazyn „National Geographic Polska". Najnowszą ofertę znajdziesz na tej stronie.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com