Het ontrafelen van de geheimen van de Krabnevel met behulp van NASA’s Webb Telescoop

Een team van wetenschappers gebruikte NASA’s James Webb Space Telescope (JWST) om nieuwe inzichten te krijgen in de Krabnevel, een supernova-overblijfsel op 6.500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Stier.

Dit onderzoek met behulp van een telescoop Midden-infraroodinstrument (MIRI) De Near-Infrared Camera (NIRCam) heeft gegevens opgeleverd die de complexe geschiedenis van de Krabnevel helpen verduidelijken. De resultaten van dit onderzoek hebben belangrijke implicaties voor ons begrip van supernova’s en de evolutie van sterren.

Het historische belang van de Krabnevel

De Krabnevel Het is het resultaat van de ineenstorting van een supernova na de dood van een massieve ster. Deze dramatische explosie werd in 1054 na Christus op aarde waargenomen en was helder genoeg om overdag te zien. De nevel die we vandaag waarnemen is een uitdijende schil van gas en stof, aangedreven door de energie van een pulsar, een snel roterende, zeer magnetische neutronenster.

De ongewone compositie van de Krabnevel De zeer lage energie van de explosie werd eerder verklaard door een supernova die elektronen opvangt, een zeldzaam type explosie dat afkomstig is van een ster met een minder ontwikkelde kern van zuurstof, neon en magnesium, in plaats van een meer typische ijzeren kern.

Eerdere onderzoeksinspanningen berekenden de totale kinetische energie van de explosie op basis van de hoeveelheid en snelheden van de aanwezige projectielen. Deze berekeningen geven aan dat de explosie relatief weinig energie kostte en dat de massa van de voorloperster naar schatting tussen de acht en tien keer de massa van de zon was, wat dicht bij de drempel ligt waarop sterren een gewelddadige schok kunnen ondergaan. Supernova-dood. Inconsistenties, zoals de waargenomen snelle beweging van de pulsar, doen echter twijfel rijzen over de theorie van het opvangen van elektronen.

Nieuwe inzichten uit geavanceerde webtools

de Nieuwe gegevens van de Webb-telescoop Uitgebreide mogelijke verklaringen voor de oorsprong van de Krabnevel. Het team, geleid door Ty Tamim van Princeton University, verzamelde spectroscopische gegevens van twee kleine regio’s in de interne filamenten van de kanker.

Deze gegevens toonden aan dat gasvorming niet langer noodzakelijkerwijs een explosie van elektronenvangst vereist, maar ook kan worden verklaard door a Een ingestorte supernova met een zwakke ijzeren kern. “De samenstelling van het gas vereist niet langer een explosie om elektronen te vangen, maar dit kan ook worden verklaard door het instorten van een supernova met een zwakke ijzeren kern”, legt Tamim uit.

Het team heeft de verhouding tussen nikkel en ijzer (Ni/Fe) gemeten, waarvan theorieën voorspellen dat deze veel hoger zou moeten zijn Een supernova die elektronen opvangt dan in A Standaardsupernova met instorting van de kern. Eerdere optische en nabij-infraroodstudies hebben een hoge Ni/Fe-verhouding aangetoond, wat de voorkeur geeft aan een elektronenvangstscenario.

De geavanceerde infraroodmogelijkheden van Webb leverden echter een betrouwbaardere schatting op, waaruit bleek dat, hoewel de verhouding nog steeds hoog was vergeleken met die van de zon, deze veel lager was dan eerder werd gedacht. Dit resultaat laat de mogelijkheid open dat A Een supernova met een energiezuinige ijzeren kern Ook.

Martin Lamming van het Naval Research Laboratory, co-auteur van het onderzoek, benadrukte de noodzaak van verder onderzoek: “Momenteel bestrijken de spectrale gegevens van Webb twee kleine gebieden van de krab, dus het is belangrijk om meer van de overblijfselen te bestuderen. Het zou belangrijk zijn om eventuele ruimtelijke verschillen te identificeren.” Het zal interessant zijn om te zien of we emissielijnen van andere elementen, zoals kobalt of germanium, kunnen identificeren.

In kaart brengen van stof- en emissiegebieden

Naast spectroscopische gegevens gebruikte het team Vrolijk Om de wijdere omgeving in kaart te brengen De KrabnevelMet een focus op de verspreiding van synchrotronemissie en stof. Dankzij de hogeresolutiebeelden kon het team voor het eerst de stofemissie in de nevel isoleren en in kaart brengen.

Door te combineren Webgegevens Door gebruik te maken van gegevens over warm stof en gegevens over koud stof van het Herschel Space Observatory creëerde het team een ​​alomvattend beeld van de stofverdeling, waaruit bleek dat de buitenste filamenten relatief warmer stof bevatten, terwijl koelere korrels zich nabij het centrum verspreiden.

“Waar we stof zien in Crab is interessant omdat het anders is dan de overblijfselen van andere supernova’s, zoals Cassiopeia A en Supernova 1987A”, zegt Nathan Smith van het Steward Observatory van de Universiteit van Arizona, een andere co-auteur van het onderzoek.

Bij deze objecten bevindt het stof zich in het midden. Bij krabben wordt stof aangetroffen in de dichte draden van de buitenschaal. de De Krabnevel “Het voldoet aan een traditie in de astronomie: de dichtstbijzijnde, helderste en best bestudeerde objecten zijn vaak de vreemdste.”

Het belang van deze resultaten

Deze nieuwe inzichten in De Krabnevel Benadrukt het belang van continue monitoring en analyse met behulp van geavanceerde tools zoals JWST. Het vermogen om de overvloed aan elementen nauwkeuriger te meten en de stofverdeling met hoge resolutie in kaart te brengen, biedt astronomen een dieper inzicht in de processen die het leven en de dood van sterren bepalen.

Terwijl het team de gegevens blijft analyseren en zijn waarnemingen uitbreidt naar meer delen van de nevel, hopen ze openstaande vragen over de aard van de nevel op te lossen. De Krabnevel De voorloperster en het type supernova-explosie waardoor deze is ontstaan.

De onderzoeksresultaten werden gepresenteerd op de 244e Nationale Vergadering van de American Astronomical Society (AAS) en geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal Letters. Lopend onderzoek in De Krabnevel Het belooft meer licht te werpen op de mechanismen die supernova-explosies aandrijven en de evolutie van hun overblijfselen, en draagt ​​bij aan ons bredere begrip van het universum.