Apabila bintang mencapai akhir kitaran hidupnya, banyak bintang akan meletupkan lapisan luarnya dalam proses letupan yang dikenali sebagai supernova. Walaupun ahli astronomi telah mempelajari banyak perkara mengenai fenomena ini, berkat instrumen canggih yang dapat mempelajarinya dalam pelbagai panjang gelombang, masih banyak perkara yang kita tidak tahu mengenai supernova dan sisa-sisa mereka.
Sebagai contoh, masih ada persoalan yang belum dapat diselesaikan mengenai mekanisme yang menggerakkan gelombang kejutan yang dihasilkan dari supernova. Walau bagaimanapun, pasukan penyelidik antarabangsa baru-baru ini menggunakan data yang diperoleh oleh Observatory Chandra X-Ray supernova yang berdekatan (SN1987A) dan simulasi baru untuk mengukur suhu atom dalam gelombang kejutan yang dihasilkan.
Kajian yang bertajuk "Pemanasan kejutan ion berat Collisionless pada SN 1987A" baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Alam semula jadi. Pasukan ini diketuai oleh Marco Miceli dan Salvatore Orlando dari University of Palermo, Itali, dan terdiri daripada anggota dari Institut Astrofizik Nasional (INAF), Institut Masalah Gunaan dalam Mekanik dan Matematik, dan Universiti Pennsylvania dan Northwestern .
Demi kajian mereka, pasukan menggabungkan pemerhatian Chandra terhadap SN 1987A dengan simulasi untuk mengukur suhu atom dalam gelombang kejutan supernova. Dengan berbuat demikian, pasukan mengesahkan bahawa suhu atom berkaitan dengan berat atomnya, hasil yang menjawab soalan lama mengenai gelombang kejutan dan mekanisme yang menggerakkannya.
Seperti yang dikatakan oleh David Burrows, seorang profesor astronomi dan astrofizik di Penn State dan pengarang bersama kajian itu, dalam siaran akhbar Penn State:
"Letupan supernova dan sisa-sisa mereka menyediakan makmal kosmik yang membolehkan kita meneroka fizik dalam keadaan ekstrem yang tidak dapat diduplikasi di Bumi. Teleskop astronomi moden dan instrumentasi, baik dari darat dan luar angkasa, memungkinkan kita melakukan kajian terperinci mengenai sisa-sisa supernova di galaksi kita dan galaksi-galaksi berdekatan. Kami telah melakukan pemerhatian berkala terhadap supernova yang tersisa SN1987A menggunakan Observatory Chandra X-ray NASA, teleskop sinar-X terbaik di dunia, sejak tidak lama selepas Chandra dilancarkan pada tahun 1999, dan menggunakan simulasi untuk menjawab pertanyaan lama mengenai gelombang kejutan. "
Apabila bintang yang lebih besar mengalami keruntuhan graviti, letupan yang dihasilkan mendorong bahan ke luar pada kelajuan hingga sepersepuluh kelajuan cahaya, mendorong gelombang kejutan ke gas antarbintang di sekitarnya. Di mana gelombang kejutan bertemu dengan gas bergerak perlahan yang mengelilingi bintang, anda mempunyai "kejutan depan". Zon peralihan ini memanaskan gas sejuk hingga berjuta-juta darjah dan membawa kepada pelepasan sinar-X yang dapat diperhatikan.
Untuk beberapa waktu, para astronom berminat di kawasan gelombang kejutan supernova ini, kerana ia menandakan peralihan antara kekuatan letupan bintang yang mati dan gas di sekitarnya. Sebagai Burrows menyamakannya:
"Peralihan ini mirip dengan yang diamati di sink dapur ketika aliran air berkelajuan tinggi menembus lembangan sink, mengalir ke luar dengan lancar sehingga tiba-tiba melompat tinggi dan menjadi bergolak. Depan kejutan telah dipelajari secara meluas di atmosfer Bumi, di mana ia terjadi di kawasan yang sangat sempit. Tetapi di ruang angkasa, peralihan kejutan secara beransur-ansur dan mungkin tidak mempengaruhi atom semua elemen dengan cara yang sama. "
Dengan memeriksa suhu elemen yang berlainan di belakang kejutan supernova, para astronom berharap dapat meningkatkan pemahaman kita mengenai fizik proses kejutan. Walaupun suhu elemen dijangka sebanding dengan berat atomnya, sukar untuk mendapatkan pengukuran yang tepat. Bukan sahaja kajian terdahulu membawa hasil yang bertentangan, mereka juga gagal memasukkan elemen berat dalam analisis mereka.
Untuk mengatasi hal ini, pasukan melihat Supernova SN1987A, yang terletak di Awan Magellan Besar dan pertama kali kelihatan pada tahun 1987. Selain menjadi supernova pertama yang dapat dilihat dengan mata kasar sejak Kepler's Supernova (1604), ia adalah pertama dikaji dalam semua panjang gelombang cahaya (dari gelombang radio hingga sinar-X dan gelombang gamma) dengan teleskop moden.
Walaupun model SN 1987A sebelumnya biasanya bergantung pada pemerhatian tunggal, pasukan penyelidik menggunakan simulasi numerik tiga dimensi untuk menunjukkan evolusi supernova. Mereka kemudian membandingkannya dengan pemerhatian sinar-X yang diberikan oleh Chandra untuk mengukur suhu atom dengan tepat, yang mengesahkan harapan mereka.
"Kita sekarang dapat mengukur suhu elemen dengan tepat seperti silikon dan besi, dan telah menunjukkan bahawa mereka benar-benar mengikuti hubungan bahawa suhu setiap elemen sebanding dengan berat atom unsur itu," kata Burrows. "Hasil ini menyelesaikan masalah penting dalam pemahaman gelombang kejutan astrofizik dan meningkatkan pemahaman kita tentang proses kejutan."
Kajian terbaru ini merupakan langkah penting bagi para astronom, mendekatkan mereka dengan pemahaman mengenai mekanisme supernova. Dengan membuka rahsia mereka, kita berdiri untuk mempelajari lebih lanjut mengenai proses yang sangat penting bagi evolusi kosmik, iaitu bagaimana kematian bintang mempengaruhi Alam Semesta di sekitarnya.
