Unika bilder visar en stjärna som dör
Nu har en tusenårig supernova, en exploderad stjärna, kartlagts med hjälp av 3D- bilder. Det är forskare vid bland annat KTH som använt data från Very Large Telescope (VLT) i Chile för att generera bilder som visar tidigare osedd materia som slungas ut från den döende stjärnan. Förståelsen för vad som händer ligger till grund för kunskapen om hur stjärnor exploderar.
Det är Josefin Larsson, astrofysiker vid KTH, som tillsammans med forskare från Stockholms universitet samt Storbritannien och Tyskland, som utfört arbetet. Detta har lett fram till en vetenskaplig artikel precis publicerad i tidskriften Astrophysical Journal.
Supernovan, som går under den officiella beteckningen SNR 0540-69.3, har studerats återupprepade gånger under årens lopp på grund av sin synlighet. Stjärnans kvarlevor ligger förhållandevis nära, i galaxen Stora magellanska molnet, ungefär på 160 000 ljusårs avstånd från jorden.
Någonting liknande har aldrig skådats
Forskarnas nya observation med hjälp av 3D-bilderna visar hur den kvarstående materian från stjärnan distribuerats ut i rymden, detta på en detaljnivå som saknar motstycke. Detta leder till två nya upptäckter: Bland återstoden av supernovan, i den innersta regionen, finns en ring av syre som har sällskap av en stor formlös klump väte. Någonting liknande har tidigare aldrig skådats av astrofysiker.
– Studien ger en tredimensionell karta över hur det utslungande materialet från supernovan är fördelat i ringar och klumpar. Detta ger mycket kunskap om hur stjärnan var innan den blev en supernova, och mekanismerna bakom explosionen, säger Josefin Larsson, universitetslektor vid avdelningen för partikel och astropartikelfysik på KTH.
3D-bilderna blir till nytt verktyg för forskarna så att de kan utvärdera teoretiska modeller, och visar också att ringar och klumpar troligtvis alltid finns kvar i resterna efter en supernova.
– All materia som slungats iväg från supernovan har färdats i tusen år, det har varit en fri expansion sedan explosionen ägde rum. Studien kan berätta för oss hur det såg ut vid tidpunkten för explosionen, säger Josefin Larsson.
Påminner om en löks lager
Hon poängterar att forskningsresultatet belyser hur viktigt det är med asymmetrier och blandning av materia när stjärnor exploderar. Enligt Josefin Larsson löses stjärnans struktur upp på ett sätt som inte är symmetriskt.
Genom fusion så utvecklas stjärnor till att bilda tyngre grundämnen i sitt innersta. Denna utveckling påminner om en löks olika lager. Ju närmare kärnan man kommer, desto tyngre materia. När en stjärna exploderar, kollapsar den innersta kärnan och bildar en neutronstjärna. De yttre lagren, bestående av svavel, argon, syre och väte och annan materia, blandas och skjuts iväg i vad Josefin Larsson beskriver som "asymmetrisk distribution av ringar och klumpar".
Ringar och klumpar har också observerats i lämningarna efter andra närliggande supernovor, men i det specifika fallet med SNR 0540-69.3 så kan forskarna se mindre ringar i den innersta regionen. Det är något som tidigare inte iakttagits.
Enligt forskarna behövs mer arbete för att kunna avgöra om väteklumpen verkligen kommer från den exploderande stjärnan. Andra förklaringar, som att den blåsts bort från en närliggande stjärna kan inte ännu avskrivas, enligt Josefin Larsson.
– Exploderande supernovor är en nyckel till att förstå universums innehåll. De sprider materia som bildats i stjärnan och i själva explosionen. Utan stjärnor och supernovor skulle vi nästan bara ha väte och helium i vårt universum, säger Josefin Larsson.
Forskningsprojektet har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Vetenskapsrådet och ett UK Research and Innovation Fellowship (MR/T020784/1).
Text: David Callahan
För mer information, kontakta Josefin Larsson på josla@kth.se.