Supernova adalah beberapa peristiwa paling energik dan kuat di alam semesta yang dapat diamati. Dan sementara kita tahu supernova bertanggung jawab untuk menciptakan unsur-unsur berat yang diperlukan untuk segala sesuatu mulai dari planet hingga manusia, alat-alat listrik, para ilmuwan telah lama berjuang untuk menentukan mekanisme di balik keruntuhan yang tiba-tiba dan ledakan berikutnya dari bintang-bintang besar.
Sekarang, berkat misi NASA NuSTAR, kami memiliki petunjuk kuat pertama kami tentang apa yang terjadi sebelum bintang menjadi "booming."
Gambar di atas menunjukkan supernova sisa Cassiopeia A (atau Cas A singkatnya) dengan data NuSTAR berwarna biru dan pengamatan dari Chandra X-ray Observatory berwarna merah, hijau, dan kuning. Itu adalah gelombang kejut yang tersisa dari ledakan bintang sekitar 15 hingga 25 kali lebih besar dari Matahari kita lebih dari 330 tahun yang lalu *, dan itu bersinar dalam berbagai panjang gelombang cahaya tergantung pada suhu dan jenis elemen yang ada.
Pengamatan sebelumnya dengan Chandra mengungkapkan emisi x-ray dari kerang yang meluas dan filamen gas kaya besi panas di Cas A, tetapi mereka tidak bisa mengintip cukup dalam untuk mendapatkan ide yang lebih baik tentang apa yang ada di dalam struktur. Baru setelah Nrayar Telescope Spectroscopic Nuklir NASA - yang merupakan NuSTAR bagi mereka yang tahu - mengubah visi x-ray pada Cas A bahwa potongan-potongan puzzle yang hilang dapat ditemukan.
Dan mereka terbuat dari titanium radioaktif.
Banyak model telah dibuat (menggunakan jutaan jam waktu superkomputer) untuk mencoba menjelaskan supernova inti-runtuh. Salah satu yang terkemuka membuat bintang itu terkoyak oleh jet kuat yang ditembakkan dari kutubnya - sesuatu yang terkait dengan semburan sinar gamma yang lebih kuat (tapi terfokus). Tetapi tidak tampak bahwa jet adalah penyebabnya dengan Cas A, yang tidak memperlihatkan sisa-sisa unsur dalam struktur jetnya ... dan selain itu, model yang mengandalkan jet saja tidak selalu menghasilkan supernova yang penuh.
Ternyata, kehadiran gumpalan titanium radioaktif asimetris jauh di dalam cangkang Cas A, terungkap dalam x-ray berenergi tinggi oleh NuSTAR, menunjukkan proses yang berbeda secara mengejutkan saat bermain: "tumpahan" bahan dalam nenek moyang Bintang yang memulai gelombang kejut, pada akhirnya merobeknya.
Tonton animasi tentang bagaimana proses ini terjadi:
Tumpukan, yang terjadi dalam rentang waktu hanya beberapa ratus milidetik - secara harfiah dalam sekejap mata - disamakan dengan air mendidih di atas kompor. Saat gelembung menembus permukaan, uapnya meletus.
Hanya dalam kasus ini letusan mengarah ke ledakan luar biasa kuat dari seluruh bintang, melepaskan gelombang kejut dari partikel berenergi tinggi ke dalam media antarbintang dan menghamburkan banyak unsur berat ke galaksi secara berkala.
Dalam kasus Cas A, titanium-44 dikeluarkan, dalam rumpun yang menggemakan bentuk asimetri sloshing asli. NuSTAR dapat mencitrakan dan memetakan titanium, yang bersinar dalam x-ray karena radioaktivitasnya (dan bukan karena dipanaskan dengan memperluas gelombang kejut, seperti elemen ringan lainnya yang terlihat oleh Chandra.)
"Sampai kita memiliki NuSTAR, kita tidak bisa benar-benar melihat ke dalam inti dari ledakan," kata astronom Caltech Brian Grefenstette selama teleconference NASA pada 19 Februari.
“Sebelumnya, sulit untuk menafsirkan apa yang sedang terjadi di Cas A karena materi yang hanya bisa kita lihat bersinar di sinar-X ketika sedang memanas. Sekarang kita bisa melihat bahan radioaktif, yang bersinar dalam sinar-X, apa pun yang terjadi, kita mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang apa yang terjadi pada inti ledakan. ”
- Brian Grefenstette, penulis utama, Caltech
Oke, bagus sekali, katamu. NuSTAR dari NASA telah menemukan cahaya dari titanium di sisa-sisa bintang yang meledak, Chandra melihat beberapa besi, dan kita tahu itu melebur dan 'mendidih' sepersekian detik sebelum meledak. Terus?
"Sekarang Anda harus peduli tentang ini," kata astronom Robert Kirshner dari Center Harvard-Smithsonian untuk Astrofisika. "Supernova membuat unsur-unsur kimia, jadi jika Anda membeli mobil Amerika, itu bukan buatan Detroit dua tahun lalu; atom-atom besi dalam baja itu diproduksi dalam ledakan supernova kuno yang terjadi lima miliar tahun yang lalu. Dan NuSTAR menunjukkan bahwa titanium yang ada di pinggul pengganti Paman Jack Anda juga dibuat dalam ledakan itu.
“Kita semua stardust, dan NuSTAR menunjukkan dari mana kita berasal. Termasuk suku cadang pengganti kami. Jadi Anda harus peduli tentang ini ... dan juga Paman Jack Anda. "
Dan bukan hanya supernova inti-kolaps yang NuSTAR akan dapat selidiki. Jenis supernova lainnya akan diteliti dengan cermat - dalam kasus SN2014J, Tipe Ia yang ditemukan di M82 pada bulan Januari, bahkan setelah itu terjadi.
"Kita tahu bahwa itu adalah jenis bintang katai putih yang meledak," penyelidik utama NuSTAR, Fiona Harrison, menanggapi Majalah Space selama teleconference. "Ini adalah berita yang sangat menarik ... NuSTAR telah melihat [SN2014J] selama berminggu-minggu, dan kami berharap dapat mengatakan sesuatu tentang ledakan itu juga."
Salah satu pencapaian paling berharga dari temuan NuSTAR baru-baru ini adalah memiliki serangkaian kendala baru yang diamati untuk ditempatkan pada model supernova inti-runtuh masa depan ... yang akan membantu memberikan jawaban - dan kemungkinan pertanyaan baru - tentang bagaimana bintang meledak, bahkan ratusan atau ribuan tahun setelah mereka melakukannya.
"NuSTAR adalah perintis sains, dan Anda harus berharap bahwa ketika Anda mendapatkan hasil baru, itu akan membuka banyak pertanyaan saat Anda menjawab," kata Kirshner.
Diluncurkan pada Juni 2012, NuSTAR adalah teleskop sinar-X keras fokus pertama yang mengorbit Bumi dan teleskop pertama yang mampu menghasilkan peta elemen radioaktif dalam sisa-sisa supernova.
Baca lebih lanjut tentang rilis berita JPL di sini, dan dengarkan konferensi pers selengkapnya di sini.
* Ketika Cas A berada 11.000 tahun cahaya dari Bumi, tanggal sebenarnya supernova adalah sekitar 11.330 tahun yang lalu. Berikan atau ambil beberapa.
