Телескоп Чандра раскрывает элементарную природу Кассиопеи A

Дек 13, 2017 Леонид Гляделов

Новости астрономии:

Откуда берутся большинство элементов, необходимых для жизни на Земле? Ответ: внутри печей звезд и взрывы, которые означают конец жизни некоторых звезд.

Астрономы давно изучили взрывоопасные звезды и их останки, известные как «остатки сверхновых», чтобы лучше понять, как звезды производят, а затем распространять многие элементы, наблюдаемые на Земле, и в космосе в целом.

Подробнее:

Благодаря своему уникальному эволюционному статусу, Cassiopeia A (Cas A) является одним из наиболее изученных из этих остатков сверхновой. Новое изображение рентгеновской обсерватории Chandra NASA показывает расположение различных элементов в остатках взрыва: кремний (красный), серу (желтый), кальций (зеленый) и железо (фиолетовый). Каждый из этих элементов создает рентгеновские лучи в узких энергетических диапазонах, позволяя создавать карты их местоположения. Взрывная волна от взрыва рассматривается как синее внешнее кольцо.

Рентгеновские телескопы, такие как Чандра, важны для изучения остатков сверхновых и элементов, которые они производят, потому что эти события вызывают чрезвычайно высокие температуры - миллионы градусов - даже через тысячи лет после взрыва. Это означает, что многие остатки сверхновых , в том числе Cas A, наиболее сильно светятся на длинах рентгеновских лучах, которые не поддаются определению с помощью других типов телескопов.

Четкое рентгеновское зрение Чандры позволяет астрономам собирать подробную информацию о элементах, которые имеют объекты, такие как Cas A. Например, они не только способны идентифицировать многие элементы, которые присутствуют, но и сколько из них выбрасывается в межзвездное пространство.

Данные Чандры показывают, что сверхновая, которая произвела Cas A, высвободила огромное количество ключевых космических ингредиентов. В Cas A было рассеяно около 10 000 масс Земли только одной серы и около 20 000 земных масс кремния. Созвездие Утюг в Cas A имеет массу около 70 000 раз больше, чем у Земли, а астрономы обнаруживают колоссальный миллион массы Земли, выброшенного из космоса из Cas A, что эквивалентно примерно в три раза больше массы Солнца. (Несмотря на то, что кислород является наиболее распространенным элементом в Cas A, его рентгеновское излучение распространяется на широкий диапазон энергий и не может быть выделено на этом изображении, в отличие от других элементов, которые показаны).

Астрономы нашли другие элементы в Cas A в дополнение к тем, которые показаны в этом новом изображении полученным с помощью телескопа Чандра (Chandra). Углерод, азот, фосфор и водород также были обнаружены с использованием различных телескопов, которые наблюдают различные части электромагнитного спектра. В сочетании с обнаружением кислорода это означает, что все элементы, необходимые для создания ДНК, молекулы, которая несет генетическую информацию, находятся в Cas A.

Кислород является наиболее распространенным элементом в организме человека (около 65% массы), кальций помогает формировать и поддерживать здоровые кости и зубы, а железо является жизненно важной частью эритроцитов, которые переносят кислород в организме. Весь кислород в Солнечной системе исходит от взрыва массивных звезд. Около половины кальция и около 40% железа также происходят из этих взрывов, при этом баланс этих элементов обеспечивается взрывами меньшей массы, звездами белого карлика.

Хотя точная дата не подтверждена, многие эксперты считают, что звездный взрыв, создавший Cas A, произошел в 1680 году. Астрономы считают, что обреченная звезда была примерно в пять раз больше массы Солнца, прежде чем она взорвалась. Считается, что звезда начала свою жизнь с массой примерно в 16 раз больше, чем у Солнца, и потеряла примерно две трети этой массы за несколько сотен тысяч лет до взрыва.

Раньше в своей жизни звезда начала сливать водород и гелий в своем ядре в более тяжелые элементы в процессе, известном как «нуклеосинтез». Энергия, создаваемая слиянием более тяжелых элементов, уравновешивала звезду против силы тяжести. Эти реакции продолжались до тех пор, пока они не образовали железо в сердцевине звезды. В этот момент дальнейший нуклеосинтез будет потреблять, а не производить энергию, поэтому гравитация заставила звезду взорваться и образовать плотное звездное ядро, известное как нейтронная звезда.

Точные средства, с помощью которых происходит массивный взрыв после имплозии, сложны для интенсивного изучения, но в конечном итоге сверхъестественный материал вне нейтронной звезды трансформируется дальнейшими ядерными реакциями, поскольку он был выброшен наружу взрывом сверхновой.

Чандра неоднократно наблюдала Cas A, поскольку телескоп был запущен в космос в 1999 году. Различные наборы данных открыли новую информацию о нейтронной звезде в Cas A, подробности взрыва и особенности того, как масса выбрасывается в космос.