Supernova adalah beberapa peristiwa yang paling bertenaga dan kuat di Alam Semesta yang dapat dilihat. Dan walaupun kita tahu supernova bertanggung jawab untuk mencipta elemen berat yang diperlukan untuk semua perkara, mulai dari planet hingga orang hingga alat kuasa, saintis telah lama berjuang untuk menentukan mekanik di sebalik kejatuhan tiba-tiba dan letupan bintang besar kemudiannya.
Sekarang, berkat misi NuSTAR NASA, kami mempunyai petunjuk kukuh pertama mengenai apa yang berlaku sebelum bintang menjadi "boom".
Gambar di atas menunjukkan sisa-sisa supernova Cassiopeia A (atau Cas A pendek) dengan data NuSTAR berwarna biru dan pemerhatian dari Observatorium sinar-X Chandra berwarna merah, hijau, dan kuning. Gelombang kejutan yang tersisa dari letupan bintang kira-kira 15 hingga 25 kali lebih besar daripada Matahari kita lebih dari 330 tahun yang lalu *, dan cahaya menyala dalam pelbagai panjang gelombang cahaya bergantung pada suhu dan jenis elemen yang ada.
Pemerhatian sebelumnya dengan Chandra menunjukkan pelepasan sinar-x dari cangkang yang berkembang dan filamen gas kaya besi panas di Cas A, tetapi mereka tidak dapat melihat lebih dalam untuk mendapatkan idea yang lebih baik tentang apa yang ada di dalam struktur. Tidak sampai Neles Nectar Spectroscopic Telescope Array - yang menjadi NuSTAR kepada mereka yang mengetahui - mengubah penglihatan sinar-xnya pada Cas A sehingga kepingan teka-teki yang hilang dapat dijumpai.
Dan mereka terbuat dari titanium radioaktif.
Banyak model telah dibuat (menggunakan jutaan jam waktu komputer super) untuk cuba menjelaskan supernova keruntuhan teras. Salah satu yang terkemuka mempunyai bintang yang dilepaskan oleh jet yang kuat menembak dari tiang - sesuatu yang berkaitan dengan letupan sinar gamma yang lebih kuat (tetapi fokus). Tetapi nampaknya jet tidak menjadi penyebab Cas A, yang tidak menunjukkan unsur tetap dalam struktur jetnya ... dan selain itu, model yang bergantung pada jet sahaja tidak selalu menghasilkan supernova yang penuh.
Ternyata, kehadiran gumpalan titanium radioaktif yang tidak simetri jauh di dalam cangkang Cas A, yang dinyatakan dalam sinar-x bertenaga tinggi oleh NuSTAR, menunjukkan proses yang sangat berbeza: "pengurangan" bahan dalam leluhur bintang yang memulakan gelombang kejutan, akhirnya merobeknya.
Tonton animasi bagaimana proses ini berlaku:
Perlahan, yang berlaku dalam jangka masa beberapa ratus milisaat - secara harfiah dalam sekelip mata - disamakan dengan air mendidih di atas kompor. Apabila gelembung menerobos permukaan, wap meletus.
Hanya dalam kes ini, letusan membawa kepada letupan seluruh bintang yang sangat kuat, meletupkan gelombang zarah bertenaga tinggi ke medium antarbintang dan menghamburkan sebilangan besar unsur-unsur berat ke galaksi.
Dalam kasus Cas A, titanium-44 dikeluarkan, dalam gumpalan yang menyerupai bentuk asimetri sloshing yang asli. NuSTAR dapat membuat gambar dan memetakan titanium, yang bersinar dalam sinar-x kerana radioaktivitasnya (dan bukan kerana ia dipanaskan dengan mengembang gelombang kejutan, seperti elemen ringan lain yang dapat dilihat oleh Chandra.)
"Sehingga kita mempunyai NuSTAR, kita tidak dapat melihat inti letupan," kata ahli astronomi Caltech, Brian Grefenstette semasa telekonferensi NASA pada 19 Februari.
"Sebelumnya, sukar untuk menafsirkan apa yang sedang terjadi di Cas A kerana bahan yang dapat kita lihat hanya bersinar di sinar-X ketika dipanaskan. Sekarang kita dapat melihat bahan radioaktif, yang bersinar dalam sinar-X tidak kira apa, kita mendapat gambaran yang lebih lengkap mengenai apa yang sedang berlaku pada inti letupan. "
- Brian Grefenstette, pengarang utama, Caltech
Baiklah, hebat, anda katakan. NuSTAR NASA telah menemui cahaya titanium di sisa-sisa bintang yang diletupkan, Chandra melihat sedikit besi, dan kita tahu ia merosot dan 'merebus' sebentar sebelum ia meletup. Jadi apa?
"Sekarang anda harus mengambil berat tentang perkara ini," kata ahli astronomi Robert Kirshner dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian. "Supernova membuat unsur kimia, jadi jika anda membeli kereta Amerika, ia tidak dibuat di Detroit dua tahun lalu; atom besi dalam keluli itu dihasilkan dalam letupan supernova kuno yang berlaku lima bilion tahun yang lalu. NuSTAR menunjukkan bahawa titanium yang ada di pinggul pengganti Uncle Jack anda juga dibuat dalam letupan itu.
"Kita semua stardust, dan NuSTAR menunjukkan kepada kita dari mana asalnya. Termasuk alat ganti kami. Jadi anda harus mengambil berat tentang ini ... dan begitu juga dengan Paman Jack anda. "
Dan bukan hanya supernova keruntuhan teras yang dapat disiasat oleh NuSTAR. Jenis supernova lain juga akan diteliti - dalam hal SN2014J, Jenis Ia yang dilihat pada M82 pada bulan Januari, bahkan setelah ia berlaku.
"Kami tahu bahawa itu adalah jenis bintang kerdil putih yang meletup," kata penyiasat utama NuSTAR, Fiona Harrison kepada Space Magazine semasa sidang telekonferensi. "Ini berita yang sangat menggembirakan ... NuSTAR telah melihat [SN2014J] selama berminggu-minggu, dan kami berharap dapat mengatakan sesuatu tentang letupan itu juga."
Salah satu pencapaian paling berharga dari penemuan NuSTAR baru-baru ini ialah mempunyai sekatan baru yang diperhatikan untuk diletakkan pada model supernova keruntuhan teras masa depan ... yang akan membantu memberikan jawapan - dan kemungkinan soalan baru - tentang bagaimana bintang meletup, bahkan beratus-ratus atau ribuan bertahun-tahun selepas mereka melakukannya.
"NuSTAR adalah perintis sains, dan anda harus mengharapkan bahawa apabila anda mendapat hasil baru, ia akan membuka sebanyak mungkin pertanyaan yang anda jawab," kata Kirshner.
Dilancarkan pada bulan Jun 2012, NuSTAR adalah teleskop sinar-X berfokus pertama yang mengorbit Bumi dan teleskop pertama yang mampu menghasilkan peta elemen radioaktif di sisa-sisa supernova.
Baca lebih lanjut mengenai siaran berita JPL di sini, dan dengarkan sidang media penuh di sini.
* Oleh kerana Cas A berada 11.000 tahun cahaya dari Bumi, tarikh sebenar supernova adalah sekitar 11.330 tahun yang lalu. Beri atau ambil sedikit.
