כשכוכבים מגיעים לסוף מעגל החיים שלהם, רבים יפוצצו את השכבות החיצוניות שלהם בתהליך נפץ המכונה סופרנובה. בעוד שהאסטרונומים למדו רבות על תופעות אלה, בזכות מכשירים מתוחכמים המסוגלים ללמוד אותם באורכי גל מרובים, עדיין יש הרבה שלא ידוע לנו על סופרנובות ושרידיהם.
לדוגמה, עדיין יש שאלות לא פתורות לגבי המנגנונים המניעים את גלי ההלם הנובעים מסופרנובה. עם זאת, צוות חוקרים בינלאומי השתמש לאחרונה בנתונים שהושגו על ידי מצפה הרנטגן של צ'נדרה על סופרנובה סמוכה (SN1987A) וסימולציות חדשות למדידת טמפרטורת האטומים בגל ההלם שהתקבל.
המחקר, שכותרתו "חימום הלם ללא התנגשות של יונים כבדים ב- SN 1987A", הופיע לאחרונה בכתב העת המדעי טבע. את הצוות הובילו מרקו מיקלי וסלבטורה אורלנדו מאוניברסיטת פלרמו, איטליה, והיו מורכבים מחברים מהמכון הלאומי לאסטרופיסיקה (INAF), המכון לבעיות יישומיות במכניקה ומתמטיקה וממדינת פנסילבניה והאוניברסיטה הצפון-מערבית. .
לצורך המחקר שילב הצוות תצפיות של צ'נדרה על SN 1987A בסימולציות למדידת טמפרטורת האטומים בגל ההלם של הסופרנובה. בכך אישר הצוות כי הטמפרטורה של האטומים קשורה למשקלם האטומי, תוצאה העונה על שאלה ארוכת שנים לגבי גלי הלם והמנגנונים המפעילים אותם.
כפי שאמר דייוויד בורו, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה בפן סטייט וסופר משותף למחקר, בהודעה לעיתונות של פן סטייט:
פיצוצי סופרנובה ושרידיהם מספקים מעבדות קוסמיות המאפשרות לנו לחקור את הפיזיקה בתנאים קיצוניים שלא ניתן לשכפל על כדור הארץ. טלסקופים אסטרונומיים מודרניים ומכשור, הן על בסיס קרקע והן על בסיס חלל, אפשרו לנו לבצע מחקרים מפורטים על שרידי סופרנובה בגלקסיה שלנו ובגלקסיות הסמוכות. ביצענו תצפיות קבועות על שריד הסופרנובה SN1987A באמצעות מצפה הרנטגן של צ'נדרה של נאס"א, הטלסקופ הרנטגן הטוב בעולם, מאז זמן קצר לאחר שהושקה צ'נדרה בשנת 1999, והשתמשנו בהדמיות כדי לענות על שאלות ארוכות שנים על גלי הלם. "
כשכוכבים גדולים יותר עוברים התמוטטות כבידה, הפיצוץ שנוצר מניע חומר כלפי חוץ במהירויות של עד עשירית ממהירות האור, ודוחף גלי הלם לגז הבין-כוכבי שמסביב. איפה שגל ההלם פוגש את הגז ההולך באיטיות סביב הכוכב, יש לך את "חזית ההלם". אזור מעבר זה מחמם את הגז הקריר למיליוני מעלות ומביא לפליטת קרני רנטגן שניתן לצפות בהן.
מזה זמן מה שהאסטרונומים התעניינו באזור זה של גל ההלם של סופרנובה, מכיוון שהוא מסמן את המעבר בין הכוח המתפרץ של כוכב גוסס לגז שמסביב. כפי שדווקא בורו:
"המעבר דומה לזה שנצפה בכיור מטבח כשזרם מים מהיר פוגע באגן הכיור, זורם בצורה חלקה כלפי חוץ עד שהוא קופץ בבת אחת בגובהו והופך לסוער. חזיתות זעזועים נחקרו רבות באטמוספירה של כדור הארץ, שם הן מתרחשות באזור צר מאוד. אבל בחלל, מעברי הלם הם הדרגתיים ועשויים לא להשפיע על האטומים של כל האלמנטים באותו אופן. "
על ידי בחינת הטמפרטורות של אלמנטים שונים העומדים מאחורי חזית ההלם של סופרנובה, אסטרונומים מקווים לשפר את הבנתנו את הפיזיקה של תהליך ההלם. אמנם צפויים לטמפרטורות האלמנטים להיות פרופורציונליות למשקלם האטומי, אך השגת מדידות מדויקות הייתה קשה. לא רק שמחקרים קודמים הובילו לתוצאות סותרות, הם גם לא הצליחו לכלול את המרכיבים הכבדים בניתוחים שלהם.
כדי לטפל בכך, הצוות הסתכל בסופרנובה SN1987A, שנמצאת בענן המגלני הגדול והתגלה לראשונה בשנת 1987. בנוסף לכך הייתה הסופרנובה הראשונה שנראתה לעין בלתי מזוינת מאז הסופרנובה של קפלר (1604), היא הייתה תחילה נחקר בכל אורכי הגל של האור (מגלי רדיו לצילומי רנטגן וגלי גמא) בעזרת טלסקופים מודרניים.
בעוד שדגמים קודמים של SN 1987A הסתמכו בדרך כלל על תצפיות בודדות, צוות המחקר השתמש בסימולציות מספריות תלת מימדיות כדי להראות את התפתחות הסופרנובה. לאחר מכן הם השוו את אלה לתצפיות רנטגן שסיפקה צ'נדרה כדי למדוד במדויק את הטמפרטורות האטומיות, אשר אישרו את ציפיותיהם.
"אנו יכולים כעת למדוד במדויק את הטמפרטורות של אלמנטים כבדים כמו סיליקון וברזל, והראינו שהם אכן עוקבים אחר היחסים כי הטמפרטורה של כל יסוד היא ביחס למשקל האטומי של אותו יסוד," אמר בורובס. "תוצאה זו מיישבת נושא חשוב בהבנת גלי ההלם האסטרופיזיים ומשפרת את ההבנה שלנו לגבי תהליך ההלם."
מחקר אחרון זה מייצג צעד משמעותי עבור אסטרונומים, ומקרב אותם להבנת המכניקה של סופרנובה. על ידי פתיחת הסודות שלהם אנו עומדים ללמוד יותר על תהליך שהוא בסיסי להתפתחות הקוסמית, וכך מותם של כוכבים משפיע על היקום שמסביב.
