Atklājumi.lv

Astronomiem pirmo reizi izdodas ielūkoties pārnovas kodolā

Astronomiem izdevies paveikt ko tādu, ko pasaule vēl nebija pieredzējusi – ieskatīties eksplodējušas zvaigznes iekšienē tās pēdējo pastāvēšanas minūšu laikā.

Šī gada februārī zinātniskajā žurnālā „Nature" publicētajā rakstā Bērklijas universitātes (ASV, Kalifornijas štats) zinātnieki paziņojuši, ka viņiem beidzot izdevies „ieskatīties" eksplodējušas zvaigznes jeb pārnovas iekšienē, proti, ar teleskopa palīdzību iegūt detalizētu priekšstatu par procesiem uzsprāgušas zvaigznes kodolā.

2012.gada jūnijā notika NASA satelīta NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array. Latv. - "Kodolu spektroskopiskais teleskopa masīvs") palaišana ar mērķi izmērīt rentgenstarojuma enerģijas izplūdes, kas rodas, zvaigznei eksplodējot, kā arī iegūt plašāku informāciju par tā dēvēto melno caurumu radītajiem izmešiem.

Zvaigznes ir gāzes un putekļu mākoņi, kas sastāv galvenokārt no ķīmiskajiem elementiem ūdeņraža (H) un hēlija (He). Zvaigznes spīd, jo, gāzes un putekļu mākoņiem saspiežoties, notiek uzkaršana, kas izraisa kodolreakcijas mākoņa centrālajā daļā, savukārt kodolreakcijās saražotā enerģija nodrošina zvaigznes spīdēšanu. Zvaigznes spīdēšanas laiks ir iespaidīgs – pēc NASA zinātnieku sniegtās informācijas, tas ir aptuveni 10 miljardi gadu.

Tomēr, lai arī spīdēšanas laiks ir ļoti ilgs, tas nav bezgalīgs un brīdī, kad zvaigznes centrālās daļas ūdeņraža krājumi ir beigušies, sāk notikt cikliskas pārmaiņas – zvaigznes apvalks izplešas, un kodols gravitācijas dēļ saspiežas. Temperatūra kodolā aug un zvaigzne kļūst spožāka. Šādas zvaigznes dēvē par sarkanajiem milžiem. NASA zinātnieki apgalvo, ka arī Saule pēc aptuveni 5 miljardiem gadu kļūs par sarkano milzi.

Pēc sarkanā milža attīstības stadijas mazākām zvaigznēm seko apvalka nomešana, un tās kļūst blāvākas, sasniedzot baltā pundura stadiju. Lielākajās zvaigznēs notiek sprādziens – pārnovas jeb supernovas stadija. Tālāk zvaigznes centrālā daļa gravitācijas spēka dēļ saspiežas, kļūstot par neitronu zvaigzni (zvaigzne ar mazu diametru, augstu temperatūru un blīvumu) vai mītiem apvīto melno caurumu – vietu ar tik spēcīgu gravitāciju, ka izkļūšanai no tās nepieciešamajam ātrumam jābūt lielākam par gaismas ātrumu, un pagaidām nav drošas informācijas par to, vai informācijas vai matērijas izkļūšana no melnā cauruma vispār ir iespējama.

NASA palaistais NuSTAR satelīts pēc 2 gadu ilga ceļojuma beidzot fiksējis supernovu tās pēdējos pastāvēšanas brīžos. NuSTAR izdevies dokumentēt procesus zvaigznē, kas eksplodējusi 1671.gadā. Zinātnieki eksplodējušo zvaigzni nodēvējuši par Kasiopeju A (Cassiopeia A).

Kasiopeja A atrodas aptuveni 11,000 gaismas gadu attālumā no Zemes, kas ir salīdzinoši neliels attālums, ņemot vērā, ka citas pārnovas atrodas vēl daudzus gaismas gadus tālāk. Zinātnieki Kasiopeju A pētījuši jau ilgstoši – pārnova fotografēta ar dažādiem optiskajiem teleskopiem jau iepriekš, taču tikai NuSTAR teleskopam izdevies dokumentēt titāna izplūdes no supernovas kodola, kā arī eksplodējušās zvaigznes pārpalikumu izkliedēšanos. Kasiopejas A pētīšanu atvieglo tas, ka precīzi zināms tās uzsprāgšanas laiks - aprēķināts, ka kopš zvaigznes eksplodēšanas un pārtapšanas par pārnovu pirms 343 gadiem tā izpletusies par aptuveni 10 gaismas gadiem. Ar NuSTAR teleskopu iegūtie dati zinātniekiem ļāvuši izveidot karti, kurā redzamas zvaigznes eksplozijas brīdī, no tās kodolā sintezētajiem radioaktīvajiem titāna izotopiem izplūdušās rentgenstaru emisijas.

Zinātniekiem izdevies arī aprēķināt, ka eksplodējušās zvaigznes Kasiopeja A pārpalikumu izplatīšanās ātrums kosmiskajā telpā sasniedz 5000 km sekundē. Izplatīšanās notiek joprojām, jo enerģija, kas izdalās, zvaigznei eksplodējot, ir neaptverami liela.

"Supernovu izdalītās spēcīgās enerģijas novērojumi jau sen ir bijuši astrofiziķu svētais grāls, " saka NuSTAR misijā iesaistītais Bērklijas pētnieks Stīvens Bogs (Steven Boggs). "Pirmo reizi vēsturē mums ir izdevies vizualizēt radioaktīvās emisijas supernovas paliekās, kas mums ļaus pilnīgāk izprast kodoleksplozijas dabu pārnovas sirdī."

"Supernovas ražo un kosmiskajā telpā izplata ķīmiskos elementus, kas svarīgi dzīvības pastāvēšanai. Tieši tādēļ jaunie atklājumi ir ļoti aizraujoši – pirmo reizi cilvēcei būs dota iespēja uzzināt, kur un kā īsti šie elementi rodas!," izteicies Cits Bērklijas universitātes astronomijas pasniedzējs, Alekss Filipenko (Alex Filippenko)

Pētnieki norādījuši, ka tagad jāsāk darbs pie supernovu trīsdimensiju modeļu izstrādes, lai atbildētu uz dažādiem ar zvaigžņu dzīves ciklu un to radīto ķīmisko elementu plūsmu saistīties jautājumiem. Piemēram, līdz šim tika uzskatīts, ka pēc eksplozijas zvaigznes atliekas un to pavadošie ķīmiskie elementi kosmosā izplatās simetriski - vienādā ātrumā visos virzienos, taču NuSTAR satelīta radītā karte šo hipotēzi neapstiprina, tādēļ, iespējams, drīzumā zinātniekiem izdosies to apgāzt.

Attēls: Datorgrafisks dažādu Kasiopejas A uzņēmumu apvienojums. Zilā krāsā mākslīgi iekrāsoti ar NuStar iegūtie dati, kuri rāda augsti enerģētisku (68 -78 keV) rentgenstaru izplūšanu no radioaktīvā titāna izotopa (titāns-44) Kasiopejas A atliekās. Ar Čandras Kosmisko teleskopu uzņemtie rentgenstarojuma attēli iekrāsoti sarkanā, dzeltenā un zaļā krāsā. Šis starojums ir mazāk enerģētisks (1-7 keV) un nenāk no radioaktīvām vielām. Sarkanais rāda sprādziena triecienviļņa uzkarsētu dzelzi, zaļš - karstu silīciju un magniju, bet dzeltenais pārstāv tā saukto "izmešu kontiniumu", kā astronomi apzīmē rentgenstarojuma emisiju spektru. Avots: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO, CC.

Avots:

newscenter.berkeley.edu

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.