ווב חושף פליטה מרהיבה ומבנים מורכבים בסופרנובה הצעירה של קסיופיאה A

תצפיות על סופרנובה של קריסת הליבה הצעירה ביותר הידועה ב- שביל החלב לספק תובנות לגבי התנאים המובילים להיווצרות והרס של מולקולות ואבק בתוך פליטת סופרנובה.

ה מכון SETI הכריזה על הממצאים האחרונים מטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) של שארית הסופרנובה, Cassiopeia A (Cas A). תצפיות אלו על הסופרנובה הצעירה ביותר הידועה בקריסת הליבה בשביל החלב מספקות תובנות לגבי התנאים המובילים להיווצרות והרס של מולקולות ואבק בתוך פליטת סופרנובה. ממצאי המחקר משנים את ההבנה שלנו לגבי היווצרות אבק ביקום המוקדם בגלקסיות שזוהו על ידי JWST 300 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול.

חוקרים מחשיבים סופרנובות, כמו אלו שיצרו את Cas A, מקורות חיוניים של האבק הנראה בגלקסיות רחוקות עם הסחה לאדום גבוהה. התובנות החדשות הללו מאתגרות את האמונות שמקורו של אבק בעיקר מכוכבים בעלי מסה בינונית על ענף הענק האסימפטוטי (AGB) בגלקסיות של ימינו.

"מדהים לראות כמה בהירה פליטת הפחמן החד חמצני שזוהתה בהדמיה וספקטרוסקופיה של JWST NIR, מראה כמה עשרות תבניות סינוסואידאליות של קווי רובבציה בסיסיים של CO", אמר ד"ר ג'ונגי רו, מדען מחקר בכיר במכון SETI שהוביל את זה. מחקר. "הדפוסים נראים כאילו נוצרו באופן מלאכותי."

הממצאים העיקריים כוללים:

1. היווצרות CO מולקולרית: הנתונים מראים יותר גז CO בשכבות החיצוניות מאשר גז ארגון, כלומר מולקולות CO נוצרות שוב לאחר ההלם ההפוך. נתונים אלה חשובים להבנת האופן שבו התקררות ויצירת אבק מתרחשים לאחר פיצוץ סופרנובה. התמונות מצביעות על כך שמולקולות CO עוברות רפורמה מאחורי ההלם ואולי הגנו על האבק בפליטה.
2. ספקטרוסקופיה מפורטת: ספקטרום NIRSpec-IFU של שני אזורים משמעותיים ב-Cas A מראים הבדלים באופן היווצרות אלמנטים. לשני האזורים יש אותות גז CO חזקים ומראים אלמנטים מיוננים שונים כמו ארגון, סיליקון, סידן ומגנזיום. קווי ה-CO הבסיסיים הם כמה עשרות תבניות סינוסואידאליות של קווים רובביים בסיסיים של CO עם רצף דמוי רצף מתחת בגלל המהירות הגבוהה של מולקולות ה-CO.
3. תובנות טמפרטורה: המחקר מראה שהטמפרטורה היא בערך 1080 K, בהתבסס על פליטת גזי CO. זה עוזר לנו להבין כיצד אבק, מולקולות וגז מיונן מאוד מתקשרים בסופרנובות. עם זאת, המחברים מוצאים גם קווי רטט בקווי סיבוב גבוה (J=90), שתכונותיהם מופיעות בין 4.3-4.4 מיקרון. קווים אלה מצביעים על נוכחות של רכיב טמפרטורה חם יותר (4800 K), מה שמרמז על היווצרות ורפורמציה של CO בו-זמנית. CO מרמות סיבוב גבוהות כאלה נראה לראשונה ב-Cas A עם הספקטרוסקופיה החדשה של JWST.
4. סופרנובות כגון Cas A, הממוקמת במרחק של 11,000 שנות אור משם, הן פיצוצים המתרחשים כאשר כוכב בעל מסה גבוהה מגיע לסוף חייו לפני כ-350 שנה. המכונה סופרנובה של התמוטטות ליבה, חלקו הפנימי של הכוכב קורס פנימה עקב כוח הכבידה ברגע שהדלק הגרעיני שהניע את הכוכב מתרוקן. החזרה של התמוטטות זו מעיפה את המעטפת החיצונית של הכוכב לחלל בפיצוץ שיכול להעלות על גלקסיה שלמה.

"לראות CO חם שכזה בשארית סופרנובה צעירה זה באמת מדהים ומצביע על כך שהיווצרות CO עדיין מתרחשת מאות שנים לאחר הפיצוץ", אמר כריס אשאל, פרופסור עוזר בווירג'יניה טק. "שילוב של מערכי נתונים מרשימים כאלה עם תצפיות מוקדמות יותר של JWST על סופרנובות יאפשר לנו להבין את המסלול למולקולות ויצירת אבק באופן שלא היה אפשרי קודם לכן."

תמונות פורצות דרך וספקטרוסקופיה

התצפיות השתמשו במכשיר המצלמה האינפרא אדום הקרוב של JWST (NIRCam) והמכשיר אינפרא אדום בינוני (מירי), יחד עם ספקטרוסקופיה מפורטת של Near-Infra Red Spectrograph (NIRSpec)-Integral Field Units (IFU). הצוות מיפה את המבנים המורכבים של קרינת סינכרוטרון (אור הנפלט כאשר חלקיקים טעונים, כמו אלקטרונים, מואצים במהירויות גבוהות בשדות מגנטיים חזקים), פליטה עשירה בארגון ומולקולות פחמן חד חמצני (CO) בתוך Cas A. התמונות מציגות דפוסים מפורטים ומורכבים מאוד של קונכיות, חורים וחוטים, מדגישים עד כמה ה-JWST חזק.

Seong Hyun Park, סטודנט לתואר שני באוניברסיטה הלאומית של סיאול בדרום קוריאה, ביצע מידול של מאפייני CO יחד עם Rho.

התצפיות החדשות מדגישות את תהליכי היווצרות והרס מולקולריים מורכבים ומתחרים של שרידי סופרנובה. למרות שאינן מובילות ישירות להיווצרות אבק, מולקולות CO הן אינדיקטורים קריטיים לתהליכי הקירור והכימיים המובילים בסופו של דבר לעיבוי אבק.

בעוד מחקר זה מציע נקודות מבט חדשות, הוויכוח נמשך לגבי המידה שבה סופרנובות תורמות להיווצרות אבק ביקום המוקדם. החוקרים ימשיכו לחקור את התופעות הללו עם תצפיות ומחקר עתידיים כדי לפענח את המסתורין של אבק קוסמי והיווצרות מולקולרית.

הממצאים מתפרסמים השבוע ב- כתב עת אסטרופיזי כמכתב.