Jedna eksplozja sprzed wieków, 25 lat danych i kilka sekund nagrania. Supernowa Keplera zdradza naukowcom, jak naprawdę wyglądają kosmiczne wybuchy.
Na ekranie wygląda jak powoli nadymająca się, niebieska kula ognia zawieszona w pustce. W rzeczywistości jest to pozostałość po jednej z najsłynniejszych supernowych w historii – tej, którą w 1604 r. obserwował Johannes Kepler. NASA pokazała właśnie nowe nagranie z teleskopu Chandra, które zostało złożone z danych zbieranych przez ponad 25 lat. W kilku sekundach widzimy, jak kosmiczny wybuch wciąż się rozszerza, pędząc z prędkościami sięgającymi kilku procent prędkości światła.
Gwiazda, którą Kepler widział gołym okiem
Supernowa Keplera to ślad po eksplozji białego karła, czyli niewielkiej, niezwykle gęstej gwiazdy, która była końcowym etapem życia podobnego do Słońca obiektu. Taki biały karzeł może przez długi czas spokojnie istnieć, ale gdy zaczyna podkradać materię z towarzyszącej mu gwiazdy albo łączy się z innym białym karłem, dochodzi do przekroczenia masy krytycznej.
W tym momencie uruchamia się reakcja łańcuchowa w całej gwieździe, która dosłownie eksploduje w ułamku sekundy. Taki typ wybuchu nazywamy supernową typu Ia. To szczególna klasa, bo każda z takich eksplozji ma bardzo podobną jasność. Dzięki temu astronomowie używają ich jak kosmicznych świec wzorcowych do mierzenia odległości w kosmosie i badania rozszerzania się Wszechświata.
Pozostałość po supernowej Keplera znajduje się w naszej Galaktyce, około 17 tys. lat świetlnych od Ziemi. To oznacza, iż światło samego wybuchu dotarło do nas dopiero w czasach Keplera, choć zjawisko naprawdę wydarzyło się dużo wcześniej. Dziś nie oglądamy już samej eksplozji, ale to, co po niej zostało – gorące, rozprężające się pole gruzu gwiazdowego, świecące bardzo jasno w promieniach rentgenowskich.
25 lat kosmicznej historii na jednym filmie
Nowe nagranie powstało dzięki temu, iż teleskop Chandra wielokrotnie obserwował pozostałość po supernowej Keplera – w 2000, 2004, 2006, 2014 i 2025 roku. Każdy z tych zestawów danych to szczegółowy rentgenowski portret pierścienia materii wyrzuconej przez wybuch.
Zespół astronomów ułożył te klatki w sekwencję, otrzymując rodzaj kosmicznego timelapse’u, który obejmuje ponad ćwierć wieku rzeczywistego czasu. Niebieskie struktury na nagraniu to promieniowanie rentgenowskie z Chandry, nałożone na optyczny obraz z przeglądowego teleskopu Pan-STARRS, pokazany w czerwieni, zieleni i błękicie.
Na początku pierścień wygląda jak dość cienka, poszarpana obręcz. Z każdym kolejnym kadrem cała struktura ledwo zauważalnie puchnie, jak powoli nadymający się balon. Na potrzeby widzów sekwencja odtwarzana jest kilka razy, aby można było dostrzec te subtelne zmiany. Dopiero takie złożenie danych uświadamia skalę ruchu. To, co na obrazie przesuwa się o niewielką odległość, w przestrzeni oznacza pokonanie bilionów kilometrów.
Fala uderzeniowa pędzi z zawrotną
Z nagrania wynika nie tylko to, iż pozostałość po supernowej rośnie. Astronomowie zmierzyli także, jak gwałtownie poruszają się różne fragmenty tej kosmicznej kuli ognia. Analiza pokazuje, iż najszybsze części pierścienia, te widoczne w dolnej części obrazu, pędzą z prędkością około 23 mln km/h, czyli mniej więcej 2 proc. prędkości światła.
Górna część struktury jest zauważalnie bardziej leniwa – tam materia porusza się z prędkością około 6 mln mil km/h, czyli około 0,5 proc. prędkości światła. Jak na kosmiczne realia to wciąż zawrotne liczby, ale różnica pomiędzy dolą a górą pierścienia mówi naukowcom bardzo dużo o otoczeniu samej supernowej.
Ekspandujący materiał taranuje gaz obecny w danej części Galaktyki. jeżeli przed eksplozją gwiazda zrzucała wcześniej materię albo znajdowała się w obszarze, gdzie gaz jest gęstszy, fala uderzeniowa będzie tam bardziej hamowana. Właśnie to widzimy na nagraniu: od dołu pozostałość wchodzi w rzadsze środowisko, a od góry – w gęstsze.
Chandra, która wygrała z czasem
Nowy film z Keplerowską supernową powstał tylko dlatego, iż teleskop Chandra okazał się wyjątkowo długowieczny. Kosmiczne obserwatorium rentgenowskie wystartowało jeszcze w latach 90., a mimo upływu dekad wciąż dostarcza dane tak precyzyjne, iż można je układać w ciąg i mierzyć różnice z dokładnością do pojedynczych pikseli.
Dzięki temu powstało najdłuższe w historii Chandry nagranie, pokazujące ewolucję jednej pozostałości po supernowej. To zapowiedź tego, jak może wyglądać astronomia w kolejnych dekadach: zamiast pojedynczych ujęć coraz częściej będziemy dostawać filmy dokumentalne z życia kosmicznych obiektów – od rodzących się gwiazd po rozpadające się planety.
Jest tego więcej
Ustaw Spider’s Web jako preferowane medium w Google
