SciTechDaily

ניקולס

טלסקופ החלל Webb משכתב את סיפור המקור של הסופרנובה של ערפילית הסרטנים

טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א ניתח את המבנה של ערפילית הסרטנים, וסייע לאסטרונומים כשהם ממשיכים להעריך תיאוריות מובילות לגבי מקורותיה של שארית הסופרנובה. בעזרת הנתונים שנאספו על ידי NIRCam (מצלמה אינפרא אדום קרוב) ו-MIRI (מכשיר אינפרא אדום באמצע), צוות של מדענים הצליח לבדוק מקרוב כמה מהמרכיבים העיקריים של ערפילית הסרטנים. קרדיט: נאס"א

נתונים חדשים משנים את השקפתנו על פיצוץ סופרנובה יוצא דופן זה.

ערפילית הסרטנים היא דוגמה קרובה לפסולת שנותרה מאחור כאשר כוכב עובר מוות אלים בפיצוץ סופרנובה. עם זאת, למרות עשרות שנות מחקר, שארית הסופרנובה הזו ממשיכה לשמור על מידה של מסתורין: איזה סוג כוכב היה אחראי ליצירת ערפילית הסרטנים, ומה היה אופי הפיצוץ?

נאס"אשל טלסקופ החלל ג'יימס ווב סיפק תצוגה חדשה של הסרטן, כולל נתוני האינפרא אדום האיכותיים ביותר שעדיין זמינים כדי לסייע למדענים כשהם חוקרים את המבנה המפורט וההרכב הכימי של השריד. הרמזים הללו עוזרים לפענח את הדרך יוצאת הדופן שבה התפוצץ הכוכב לפני כ-1,000 שנים.

ערפילית סרטנים ווב

בפעם הראשונה אי פעם, אסטרונומים מיפו את פליטת האבק החם לאורך שארית הסופרנובה הזו. מיוצגים כחומר מגנטה רך, גרגירי האבק יוצרים מבנה דמוי כלוב הבולט ביותר לכיוון החלק השמאלי התחתון והימני העליון של השריד. חוטי אבק מושחלים גם בכל חלקו הפנימי של הסרטן ולעיתים חופפים לאזורים של גופרית מיוננת כפולה (גופרית III) בצבע ירוק. חוטים מנומרים צהובים-לבנים, היוצרים מבנים דמויי לולאות גדולים סביב מרכז שארית הסופרנובה, מייצגים אזורים שבהם אבק וגופרית מיוננת כפולה חופפים.
המבנה דמוי הכלוב של האבק עוזר להגביל חלק, אך לא את כל פליטת הסינכרוטרון הרפאים המיוצגת בכחול. הפליטה דומה לקוביות עשן, הבולטות ביותר לכיוון מרכז הסרטן. הסרטים הכחולים הדקים עוקבים אחר קווי השדה המגנטי שנוצר על ידי לב הפולסר של הסרטן – כוכב נויטרונים מסתובב במהירות.
קרדיט: NASA, ESA, CSA, STScI, Tea Temim (אוניברסיטת פרינסטון)

חקירת מקורות ערפילית הסרטנים עם טלסקופ החלל ווב

באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א, צוות מדענים ניתח את ההרכב של ערפילית הסרטנים, שארית סופרנובה שנמצאת במרחק של כ-6,500 שנות אור משם בקבוצת הכוכבים מזל שור. עם זה של הטלסקופ מירי (אמצעי אינפארד מכשיר) ו NIRCam (מצלמה קרובה לאינפרא אדום), הצוות אסף נתונים שעוזרים להבהיר את ההיסטוריה של ערפילית הסרטנים.

ערפילית הסרטנים היא תוצאה של סופרנובה של קריסת ליבה ממותו של כוכב מסיבי. פיצוץ הסופרנובה עצמו נראה על פני כדור הארץ בשנת 1054 לספירה והיה בהיר מספיק לצפייה במהלך היום. השריד הקלוש הרבה יותר שנצפה היום הוא מעטפת מתרחבת של גז ואבק, ורוח יוצאת המונעת על ידי פולסר, כוכב נויטרונים מסתובב במהירות וממוגנט מאוד.

ערפילית הסרטנים היא גם מאוד יוצאת דופן. הרכבו הלא טיפוסי ואנרגיית הפיצוץ הנמוכה מאוד שלו הוסברו בעבר על ידי סופרנובה לכידת אלקטרונים – סוג נדיר של פיצוץ הנובע מכוכב עם ליבה פחות מפותחת העשויה מחמצן, ניאון ומגנזיום, ולא מברזל טיפוסי יותר. הליבה.

"עכשיו נתוני Webb מרחיבים את הפרשנויות האפשריות", אמר Tea Temim, המחבר הראשי של המחקר ב אוניברסיטת פרינסטון בניו ג'רזי. "הרכב הגז אינו מצריך עוד פיצוץ לכידת אלקטרונים, אלא יכול להיות מוסבר גם על ידי סופרנובה חלשה של קריסת ליבת ברזל".

מצפן ווב ערפילית סרטנים

תמונה של ערפילית הסרטנים שנלכדה על ידי NIRCam ו-MIRI של Webb, עם חיצי מצפן, פס קנה מידה ומקש צבע לעיון.
חיצי המצפן הצפוני והמזרחי מראים את כיוון התמונה על השמיים. שימו לב שהיחס בין צפון למזרח בשמים (כפי שניתן לראות מלמטה) מתהפך ביחס לחיצי הכיוון במפת הקרקע (כפי שניתן לראות מלמעלה).
סרגל קנה המידה מסומן בשנות אור, שהם המרחק שהאור עובר בשנת כדור הארץ אחת. (לוקח שנתיים לאור לעבור מרחק השווה לאורך המוט.) שנת אור אחת שווה לכ-5.88 טריליון מייל או 9.46 טריליון קילומטרים. שדה הראייה המוצג בתמונה זו הוא בקוטר של כ-10 שנות אור.
תמונה זו מציגה אורכי גל בלתי נראים כמעט אינפרא אדום ואמצע אינפרא אדום של אור שתורגמו לצבעי אור גלוי. מקש הצבע מראה אילו רכיבים נצפו על ידי NIRCam ו-MIRI, ואיזה צבע אור גלוי מוקצה לכל תכונה.
קרדיט: NASA, ESA, CSA, STScI, Tea Temim (אוניברסיטת פרינסטון)

לימוד ההווה כדי להבין את העבר

מאמצי מחקר קודמים חישבו את האנרגיה הקינטית הכוללת של הפיצוץ בהתבסס על הכמות והמהירויות של הפליטה של ​​ימינו. אסטרונומים הסיקו שאופי הפיצוץ היה של אנרגיה נמוכה יחסית (פחות מעשירית מזו של סופרנובה רגילה), ומסת הכוכב האב הייתה בטווח של שמונה עד 10 מסות שמש – מתנודדות על הקו הדק שבין כוכבים. שחווים מוות סופרנובה אלים וכאלה שלא.

עם זאת, קיימות חוסר עקביות בין תיאוריית הסופרנובה של לכידת אלקטרונים לבין תצפיות על הסרטן, במיוחד התנועה המהירה הנצפית של פולסר. בשנים האחרונות, אסטרונומים גם שיפרו את הבנתם לגבי סופרנובות של קריסת ליבות ברזל וכעת חושבים שסוג זה יכול לייצר גם פיצוצים באנרגיה נמוכה, בתנאי שמסת הכוכבים נמוכה במידה מספקת.

מדידות Webb מתיישבות תוצאות היסטוריות

כדי להוריד את רמת חוסר הוודאות סביב כוכב האב של הסרטן ואופי הפיצוץ, הצוות בראשות תמים השתמש ביכולות הספקטרוסקופיות של ווב כדי לחדד שני אזורים הממוקמים בתוך החוטים הפנימיים של הסרטן.

התיאוריות חוזות שבגלל ההרכב הכימי השונה של הליבה בסופרנובה של לכידת אלקטרונים, יחס השפע של ניקל לברזל (Ni/Fe) אמור להיות גבוה בהרבה מהיחס שנמדד בשמש שלנו (המכילה את היסודות הללו מהדורות הקודמים של כוכבים). מחקרים בסוף שנות ה-80 ותחילת שנות ה-90 מדדו את יחס ה-Ni/Fe בתוך הסרטן באמצעות נתונים אופטיים וכמעט אינפרא-אדום וציינו יחס שפע Ni/Fe גבוה שנראה שהעדיף את תרחיש הסופרנובה של לכידת אלקטרונים.

טלסקופ ווב, עם יכולות האינפרא אדום הרגישות שלו, מקדם כעת את מחקר ערפילית הסרטנים. הצוות השתמש ביכולות הספקטרוסקופיות של MIRI כדי למדוד את קווי פליטת הניקל והברזל, מה שהביא לאומדן אמין יותר של יחס השפע של Ni/Fe. הם גילו שהיחס עדיין היה גבוה בהשוואה לשמש, אך רק באופן צנוע ונמוך בהרבה בהשוואה להערכות קודמות.

הערכים המתוקנים עולים בקנה אחד עם לכידת אלקטרונים, אך אינם שוללים פיצוץ של התמוטטות ליבת ברזל מכוכב בעל מסה נמוכה דומה. (פיצוצים באנרגיה גבוהה יותר מכוכבים בעלי מסה גבוהה יותר צפויים לייצר יחסים קרובים יותר לשפע השמש.) יהיה צורך בעבודה תצפיתית ותיאורטית נוספת כדי להבחין בין שתי האפשרויות הללו.

"נכון לעכשיו, הנתונים הספקטרליים מ-Webb מכסים שני אזורים קטנים של הסרטן, ולכן חשוב ללמוד הרבה יותר מהשאריות ולזהות וריאציות מרחביות כלשהן", אמר מרטין למינג ממעבדת המחקר הימי בוושינגטון ומחבר שותף של הנייר. "יהיה מעניין לראות אם נוכל לזהות קווי פליטה מיסודות אחרים, כמו קובלט או גרמניום."

מיפוי מצבו הנוכחי של הסרטן

מלבד שליפת נתונים ספקטרליים משני אזורים קטנים בחלק הפנימי של ערפילית הסרטנים כדי למדוד את יחס השפע, הטלסקופ צפה גם בסביבה הרחבה יותר של השריד כדי להבין פרטים על פליטת הסינכרוטרונים והתפלגות האבק.

התמונות והנתונים שנאספו על ידי MIRI אפשרו לצוות לבודד את פליטת האבק בתוך הסרטן ולמפות אותה ברזולוציה גבוהה בפעם הראשונה. על ידי מיפוי פליטת האבק החם עם Webb, ואפילו שילובה עם נתוני מצפה החלל הרשל על גרגרי אבק קרירים יותר, הצוות יצר תמונה מעוגלת היטב של התפלגות האבק: החוטים החיצוניים ביותר מכילים אבק חם יחסית, בעוד שגרגרים קרירים יותר רווחים. ליד המרכז.

"המקום שבו רואים אבק בסרטן הוא מעניין מכיוון שהוא שונה משאריות סופרנובה אחרות, כמו Cassiopeia A ו- Supernova 1987A", אמר נתן סמית' ממצפה הכוכבים באוניברסיטת אריזונה ומחבר שותף של המאמר. "בחפצים האלה, האבק נמצא ממש במרכז. בסרטן, האבק נמצא בחוטים הצפופים של הקליפה החיצונית. ערפילית הסרטנים עומדת במסורת באסטרונומיה: העצמים הקרובים, הבהירים והנחקרים ביותר נוטים להיות מוזרים."

ממצאים אלה פורסמו ב ה מכתבי יומן אסטרופיזיים.

התצפיות נלקחו כחלק מתוכנית General Observer 1714.

טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) הוא מצפה חלל מתקדם ששוגר ב-25 בדצמבר 2021. הוא משמש כיורש המדעי של טלסקופ החלל האבל. מצויד במראה ראשונית גדולה באורך 6.5 מטר ובמכשירים מיוחדים, JWST פועל בעיקר בספקטרום האינפרא אדום, ומאפשר לה להביט רחוק יותר אחורה בזמן ולצפות בגלקסיות הראשונות שנוצרו לאחר המפץ הגדול. ממוקם בנקודת לגראנז' השנייה (L2), כ-1.5 מיליון קילומטרים מכדור הארץ, הוא מספק רזולוציה ורגישות חסרי תקדים, המאפשרים למדענים לחקור כל שלב בהיסטוריה הקוסמית.

ניקולס