Bir süpernova patlaması sırasında birçok kimyasal element oluşur, bu yüzden onları incelemek, bilim insanlarına evrenin kimyasal yapısı hakkında fikir verebilir.
Yeni araştırma, evrenin kimyasal oluşumuna ışık tutuyor.
Uluslararası bir araştırma ekibi, yıldızlararası gözlemin ilk yılındaki verileri kullanarak uzak bir sarmal gökadada patlayan bir süpernovaya rastladı. James Webb Uzay Teleskobu.
Son zamanlarda yayınlanan araştırma, bu Astrofizik Dergi Mektupları, İspanyol Dansçı olarak da bilinen kozmik çevremizdeki en parlak gökadalardan biri olan NGC 1566’nın yeni kızılötesi ölçümlerini sunuyor. Dünya’dan yaklaşık 40 milyon mil uzaklıkta bulunan galaksinin son derece aktif merkezi, onu yıldız oluşturan nebulaların oluşumunu ve evrimini anlamaya çalışan bilim adamları arasında popüler bir konu haline getirdi.
Bu durumda, bilim adamları bir Tip 1a süpernova – bir karbon-oksijen patlaması – araştırabildiler. Beyaz cüce Ohio Eyalet Üniversitesi Kozmoloji ve AstroParticle Physics Merkezi’nden ve çalışmanın ortak yazarlarından Michael Tucker, araştırmacıların NGC 1566’yı incelerken sadece şans eseri yakaladığını söyledi.
Tucker, “Beyaz cüce patlamaları, kozmoloji alanı için önemlidir, çünkü gökbilimciler onları genellikle mesafe göstergeleri olarak kullanırlar” dedi. “Ayrıca evrendeki demir, kobalt ve nikel gibi büyük miktarda demir grubu elementleri üretiyorlar.”
Araştırma, geniş yıldız kümesi ölçümleri envanteri nedeniyle yakın gökadalarda çalışmak üzere bir referans veri seti oluşturmak için kullanılan PHANGS-JWST Araştırması sayesinde mümkün oldu. Tucker ve çalışmayı yöneten Ohio Eyaleti’nde astronomi yüksek lisans öğrencisi olan ortak yazar Ness Mayker Chen, süpernova çekirdeğinin çekilmiş görüntülerini analiz ederek, belirli kimyasal elementlerin bir patlamadan sonra çevreleyen kozmosa nasıl yayıldığını araştırmayı amaçladılar.
Örneğin, büyük patlama sırasında hidrojen ve helyum gibi hafif elementler oluştu, ancak daha ağır elementler ancak süpernovaların içinde meydana gelen termonükleer reaksiyonlarla yaratılabilir. Tucker, bu yıldız reaksiyonlarının demir elementlerin evrendeki dağılımını nasıl etkilediğini anlamak, araştırmacılara evrenin kimyasal oluşumu hakkında daha derin bir fikir verebilir dedi.
“Bir süpernova patladığında genişler ve bunu yaparken de esasen ejektanın farklı katmanlarını görebiliriz, bu da bulutsunun çekirdeğini incelememize olanak tanır” dedi. Radyoaktif bozunma adı verilen bir işlemle güçlendirilmiştir – burada kararsız atom daha kararlı hale gelmek için enerji salar – süpernovalar uranyum-238 gibi radyoaktif yüksek enerjili fotonlar yayar. Bu örnekte, çalışma özellikle izotop kobalt-56’nın demir-56’ya nasıl bozunduğuna odaklandı.
Araştırmacılar, bu emisyonların gelişimini araştırmak için JWST’nin yakın kızılötesi ve orta kızılötesi kamera enstrümanlarından gelen verileri kullanarak, ilk olaydan 200 gün sonra, süpernova püskürmesinin, Dünya’dan görüntülenmesi imkansız olan kızılötesi dalga boylarında hala görülebildiğini buldular. zemin.
“Bu, sonuçlarımız beklediğimiz gibi olmasaydı, gerçekten endişe verici olacağı çalışmalardan biri” dedi. “Her zaman enerjinin ejektadan kaçmadığı varsayımını yaptık, ancak JWST’ye kadar bu yalnızca bir teoriydi.”
Uzun yıllar boyunca, kobalt-56 bozunarak demir-56’ya dönüştüğünde üretilen hızlı hareket eden parçacıkların çevreye sızıp sızmadığı veya süpernovaların yarattığı manyetik alanlar tarafından tutulup tutulmadığı belirsizdi.
Yine de, süpernova püskürmesinin soğuma özelliklerine yeni bir bakış açısı sağlayan çalışma, çoğu durumda püskürmenin patlamanın sınırlarından kaçmadığını doğruluyor. Tucker, bunun, bilim adamlarının bu karmaşık varlıkların nasıl çalıştığına dair geçmişte yaptıkları varsayımların çoğunu yeniden doğruladığını söyledi.
“Bu çalışma neredeyse 20 yıllık bilimi doğruluyor” dedi. “Her soruyu yanıtlamıyor ama en azından varsayımlarımızın feci şekilde yanlış olmadığını gösterme konusunda iyi bir iş çıkarıyor.”
Gelecekteki JWST gözlemleri, bilim adamlarının yıldız oluşumu ve evrimi hakkındaki teorilerini geliştirmelerine yardımcı olmaya devam edecek, ancak Tucker, diğer görüntüleme filtrelerine daha fazla erişimin onları test etmeye yardımcı olabileceğini ve kendi galaksimizin sınırlarının çok ötesindeki harikaları anlamak için daha fazla fırsat yaratabileceğini söyledi. .
Tucker, “JWST’nin gücü gerçekten benzersiz,” dedi. “Bu tür bir bilimi başarıyor olmamız gerçekten umut verici ve JWST ile, aynısını yalnızca farklı türden süpernovalar için yapmakla kalmayıp daha da iyi hale getirme şansımız yüksek.”
Referans: “SN Ia SN 2021aefx’in Tesadüfen Nebular-fazlı JWST Görüntüleme: 56Co Decay Energy” yazan Ness Mayker Chen, Michael A. Tucker, Nils Hoyer, Saurabh W. Jha, Lindsey A. Kwok, Adam K. Leroy, Erik Rosolowsky, Chris Ashall, Gagandeep Anand, Frank Bigiel, Médéric Boquien, Chris Burns, Daniel Dale, James M. DerKacy, Oleg V. Egorov, L. Galbany, Kathryn Grasha, Hamid Hassani, Peter Hoeflich, Eric Hsiao, Ralf S. Klessen, Laura A. Lopez, Jing Lu, Nidia Morrell, Mariana Orellana, Francesca Pinna , Sumit K. Sarbadhicary, Eva Schinnerer, Melissa Shahbandeh, Maximilian Stritzinger, David A. Thilker ve Thomas G. Williams, 15 Şubat 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acb6d8
Çalışma, Ulusal Bilim Vakfı, Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi ve diğerleri tarafından finanse edildi.