Billedkredit: Chandra
Kombinerede data fra NASAs Chandra røntgenobservatorium og infrarøde observationer med Palomar 200-tommer-teleskop har afsløret bevis for, at en gammastråle, en af naturens mest katastrofale eksplosioner, fandt sted i vores Galaxy for et par tusinde år siden. Supernova-resten, W49B, kan også være den første rest af en gammastråle-burst, der blev opdaget i Mælkevejen.
W49B er en tøndeformet tåge placeret omkring 35.000 lysår fra Jorden. De nye data afslører lyse infrarøde ringe, ligesom bøjler rundt om en tønde, og intens røntgenstråling fra jern og nikkel langs tønden.
”Disse resultater giver spændende beviser for, at en ekstremt massiv stjerne eksploderede i to stærke, modsat rettede jetfly, der var rige på jern,” sagde Jonathan Keohane fra NASAs Jet Propulsion Laboratory på en pressekonference på American Astronomical Society-mødet i Denver. "Dette gør W49B til en førende kandidat for at være resterne af en gammastråle-burst, der involverer en sort hul kollaps."
”Den nærmeste kendte gammastråle burst til Jorden er flere millioner lysår væk? de fleste er milliarder af lysår fjernt? så afsløringen af resten af en i vores galakse ville være et stort gennembrud, ”sagde William Reach, en af Keohanes samarbejdspartnere fra Californien Teknologiske Institut.
I henhold til kollaps-teorien produceres gammastråle-bursts, når en massiv stjerne løber tør for nukleart brændstof, og stjernens kerne kollapser for at danne et sort hul omgivet af en disk med ekstremt varm, hurtigt roterende, magnetiseret gas. Meget af denne gas trækkes ind i det sorte hul, men nogle kastes væk i modsat rettet gasstråler, der kører nær lysets hastighed.
En observatør, der er på linje med en af disse jetfly, ville se en gammastråle-burst, en blændende blitz, hvor den koncentrerede magt er lig med 10 quadrillion Suns i et minut eller deromkring. Udsigten vinkelret på jetflyene er en mindre forbløffende, skønt ikke desto mindre spektakulær supernovaeksplosion. For W49B vippes strålen ud af himmelplanet ca. 20 grader.
Fire ringe på cirka 25 lysår i diameter kan identificeres i det infrarøde billede. Disse ringe, som skyldes varm gas, blev formodentlig kastet ud af den hurtige rotation af den massive stjerne et par hundrede tusinde år, før stjernen eksploderede. Ringe blev skubbet udad af en varm vind fra stjernen et par tusinde år, før den eksploderede.
Chandras billede og spektrale data viser, at jetstrålerne af multimillion-grad Celsius-gas, der strækker sig langs tønden på tønden, er rige på jern og nikkelioner, der stemmer overens med, at de skubbes ud fra stjernens centrum. Dette adskiller eksplosionen fra en konventionel supernova af type II, hvor det meste af Fe og Ni går i at gøre neutronstjernen, og den ydre del af stjernen er det, der er kastet ud. I modsætning hertil sprænger jern og nikkel fra midten i den kollapsiske model af gammastråle langs jet'en.
Ved enderne af tønden blusser røntgenemissionen ud for at lave en varm hætte. Røntgenhætten er omgivet af en udfladet sky af brintmolekyler detekteret i den infrarøde. Disse egenskaber indikerer, at chokbølgen, der blev produceret ved eksplosionen, har stødt på en stor, tæt sky af gas og støv.
Scenariet, der opstår, er en, hvor en massiv stjerne dannet af en tæt sky af støv, skinnede lyst i et par millioner år, mens den drejede ringe af gas og skubber dem væk, og dannede et næsten tomt hulrum omkring stjernen. Stjernen gennemgik derefter en supernovaeksplosion af kollapsartype, som resulterede i en gammastråle-burst.
Observationer af W49B kan hjælpe med at løse et problem, der har ødelagt sammenbrudsmodellen for gammastråle-bursts. På den ene side er modellen baseret på sammenbruddet af en massiv stjerne, der normalt er dannet af en tæt sky. På den anden side indikerer observationer af eftergløden af mange gammastråle-bursts, at eksplosionen fandt sted i en gas med lav densitet. Baseret på W49B-dataene, er den af Keohane og kolleger foreslåede beslutning, at stjernen havde skåret ud et omfattende hulrum med lav densitet, hvor eksplosionen senere opstod.
”Denne stjerne ser ud til at eksplodere i en boble, den havde skabt,” sagde Keohane. ”På en måde gravede den sin egen grav.”
NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet til Office of Space Science, NASA's hovedkvarter, Washington. Northrop Grumman fra Redondo Beach, Californien, tidligere TRW, Inc., var den største udviklingsentreprenør for observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer videnskab og flyveoperationer fra Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Original kilde: Chandra News Release
