Dessa två supernovarester är en del av en ny studie från NASA:s Chandra X-ray Observatory som visar hur formen på kvarlevan är kopplad till hur stamstjärnan exploderade. Kredit: NASA/CXC/UCSC/L. Lopez et al.)
I mycket tidig ålder lär sig barn att klassificera föremål efter deras form. Nu tyder ny forskning på att studier av formen på efterdyningarna av supernovor kan göra det möjligt för astronomer att göra detsamma. Bilder av supernovarester tagna av Chandra X-ray Observatory visar att symmetrin hos skräpet från exploderade stjärnor, eller avsaknaden av sådana, avslöjar hur stjärnan exploderade. Detta är en viktig upptäckt eftersom den visar att resterna behåller information om hur stjärnan exploderade trots att hundratals eller tusentals år har gått.
'Det är nästan som att supernovaresterna har ett 'minne' av den ursprungliga explosionen', säger Laura Lopez från University of California i Santa Cruz, som ledde studien. 'Det här är första gången någon systematiskt har jämfört formen på dessa rester i röntgen på detta sätt.'
Astronomer sorterar supernovor i flera kategorier, eller 'typer', baserat på egenskaper som observerats dagar efter explosionen och som återspeglar mycket olika fysiska mekanismer som får stjärnor att explodera. Men eftersom observerade rester av supernovor är överblivna från explosioner som inträffade för länge sedan, behövs andra metoder för att korrekt klassificera de ursprungliga supernovorna.
Lopez och kollegor fokuserade på de relativt unga supernovaresterna som uppvisade stark röntgenstrålning från kisel som sprutades ut av explosionen för att utesluta effekterna av interstellär materia som omger explosionen. Deras analys visade att röntgenbilderna av utstötningen kan användas för att identifiera hur stjärnan exploderade. Teamet studerade 17 supernovarester både i Vintergatans galax och en angränsande galax, Stora Magellanska molnet.
Chandra röntgenbild av SNR 0548-70.4 (Kredit: NASA / CXC / UCSC / L. Lopez et al.)
För var och en av dessa rester finns det oberoende information om vilken typ av supernova som är involverad, inte baserad på formen på kvarlevan utan till exempel på de element som observeras i den. Forskarna fann att en typ av supernovaexplosion – den så kallade typ Ia – lämnade efter sig relativt symmetriska, cirkulära rester. Denna typ av supernova tros vara orsakad av en termonukleär explosion av en vit dvärg och används ofta av astronomer som 'standardljus' för att mäta kosmiska avstånd.
Å andra sidan var resterna knutna till supernovaexplosionerna 'kärnkollaps' tydligt mer asymmetriska. Denna typ av supernova uppstår när en mycket massiv, ung stjärna kollapsar mot sig själv och sedan exploderar.
'Om vi kan koppla supernovarester med typen av explosion', sa medförfattaren Enrico Ramirez-Ruiz, även han vid University of California, Santa Cruz, 'då kan vi använda den informationen i teoretiska modeller för att verkligen hjälpa oss att spika ner detaljerna om hur supernovorna gick till.'
Modeller av kärnkollapssupernovor måste inkludera ett sätt att reproducera de asymmetrier som uppmätts i detta arbete och modeller av supernovor av typ Ia måste producera de symmetriska, cirkulära resterna som har observerats.
Av de 17 supernovarester som provades klassades tio som kärnkollapsvarianten, medan de återstående sju av dem klassificerades som typ Ia. En av dessa, en kvarleva känd som SNR 0548-70.4, var lite av en 'oddball'. Den här ansågs vara en typ Ia baserat på dess kemiska överflöd, men Lopez tycker att den har asymmetri som en kvarleva av kärnkollaps.
'Vi har ett mystiskt föremål, men vi tror att det förmodligen är en typ Ia med en ovanlig orientering mot vår synlinje,' sa Lopez. 'Men vi kommer definitivt att titta på den igen.'
Medan supernovaresterna i Lopez-provet togs från Vintergatan och dess närmaste granne, är det möjligt att denna teknik skulle kunna utvidgas till att omfatta rester på ännu större avstånd. Till exempel kan stora, ljusa supernovarester i galaxen M33 inkluderas i framtida studier för att fastställa vilka typer av supernova som genererade dem.
Uppsatsen som beskriver dessa resultat dök upp i numret av den 20 november av The Astrophysical Journal Letters.
Källa: Chandra