תצפית רנטגן של צ'נדרה של שריד הסופרנובה קסיופיאה א. קרדיט: נאס"א / CXC
שריד הסופרנובה קסיופיאה A (Cas A) תמיד היה חידה. אמנם הפיצוץ שיצר את סופרנובה זו היה אירוע עוצמתי בעליל, אך בהירותו החזותית של ההתפרצות שהתרחשה לפני למעלה מ -300 שנה הייתה הרבה פחות מסופרנובה רגילה - ולמעשה הוחלפה בשנות ה- 1600 - ואסטרונומים לא יודעים למה. תעלומה נוספת היא האם הפיצוץ שייצר את קאס A הותיר אחריו כוכב נויטרונים, חור שחור, או כלום. אולם בשנת 1999 גילו אסטרונומים חפץ בהיר לא ידוע בליבה של קאס א. כעת, תצפיות חדשות עם מצפה הכוכבים צ'אנדרה מראות כי אובייקט זה הוא כוכב נויטרונים. אבל החידושים לא מסתיימים שם: כוכב הנויטרונים הזה יש אווירת פחמן. זו הפעם הראשונה שמתגלה סוג אטמוספרה סביב עצם כה קטן וצפוף.
האובייקט בליבה קטן מאוד - רק כ -20 ק"מ רוחב, שהיה המפתח לזיהויו ככוכב נויטרונים, אמר קרייג היינק מאוניברסיטת אלברטה. היינק הוא מחבר משותף עם ווין הו מאוניברסיטת סאות'המפטון, בריטניה, על מאמר המופיע במהדורה של נובמבר 5 של הטבע.
"שני סוגי הכוכבים היחידים שאנחנו יודעים עליהם הם הקטנים הם כוכבי נויטרונים וחורים שחורים," אמר היינק למגזין Space. "אנו יכולים לשלול שמדובר בחור שחור, מכיוון ששום אור אינו יכול לברוח מחורים שחורים, ולכן כל קרני רנטגן שאנו רואים מחורים שחורים הם למעשה מחומר הנופל לחור השחור. צילומי רנטגן כאלה יהיו משתנים מאוד, מכיוון שאף פעם לא רואים את אותו החומר פעמיים, אך אנו לא רואים תנודות בהירות של אובייקט זה. "
היינק אמר כי מצפה הרנטגן של צ'נדרה הוא הטלסקופ היחיד שיש לו ראייה חדה מספיק בכדי להתבונן בחפץ זה בתוך שריד סופרנובה כה כה.
אבל ההיבט החריג ביותר של כוכב נויטרונים זה הוא אווירת הפחמן שלו. כוכבי הניוטרון עשויים ברובם מניוטרונים, אך יש להם שכבה דקה של חומר רגיל על פני השטח, כולל אווירה דקה –10 ס"מ – חם מאוד. לכוכבי הנויטרונים שנחקרו בעבר יש לכולם אטמוספרות מימן, מה שצפוי, שכן כוח הכובד העז של כוכב הנויטרונים מרפד את האטמוספרה, ומניח את היסוד הקל ביותר, מימן, על גביו.
אבל לא כך עם האובייקט הזה בקאס א.
"הצלחנו לייצר מודלים לקרינת הרנטגן של כוכב נויטרונים עם כמה אטמוספרות אפשריות", אמר היינק בראיון לדוא"ל. "רק אטמוספירת הפחמן יכולה להסביר את כל הנתונים שאנו רואים, ולכן אנו די בטוחים שכוכב נויטרונים זה יש אווירת פחמן, הפעם הראשונה שראינו אווירה אחרת על כוכב נויטרונים."
רושם של אמן מכוכב הנויטרונים בקאס A מראה את היקף הזעיר של אווירת הפחמן. האטמוספרה של כדור הארץ מוצגת באותה סולם כמו כוכב הנויטרונים. קרדיט: NASA / CXC / M.Weiss
אז איך היינק וצוותו מסבירים את חוסר המימן והליום בכוכב הנויטרונים הזה? חשוב על קאס א 'כתינוק.
"אנו חושבים שאנו מבינים שבגלל הגיל הצעיר באמת של אובייקט זה - אנו רואים אותו בגיל הרך של 330 שנה בלבד, בהשוואה לכוכבי נויטרונים אחרים בני אלפי שנים," אמר. "במהלך פיצוץ הסופרנובה שיצר כוכב נויטרונים זה (מכיוון שגרעין הכוכב קורס למטה לאובייקט בגודל עירוני, עם צפיפות גבוהה להפליא גבוהה יותר מגרעינים אטומיים), כוכב הנויטרונים התחמם לטמפרטורות גבוהות, עד מיליארד מעלות. כעת התקרר לכמה מיליוני מעלות, אך אנו חושבים שהטמפרטורות הגבוהות שלו הספיקו כדי לייצר היתוך גרעיני על פני כוכב הנויטרונים, תוך מיזוג המימן והליום לפחמן. "
בגלל תגלית זו, כעת יש לחוקרים גישה למעגל החיים השלם של סופרנובה, והם ילמדו יותר על התפקיד של הכוכבים המתפוצצים במלאכת היקום. לדוגמה, מרבית המינרלים שנמצאים על כדור הארץ הם תוצרי סופרנובות.
"תגלית זו עוזרת לנו להבין כיצד כוכבי נויטרונים נולדים בפיצוצי סופרנובה אלימים," אמר היינק.
מקור: ראיון עם קרייג היינק
