Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tým vědců využil Vesmírný dalekohled Jamese Webba k rozboru složení Krabí mlhoviny. Mlhovina je pozůstatkem po supernově, nachází se ve vzdálenosti 6 500 světelných let v souhvězdí Býka. Pomocí přístrojů MIRI (Mid-Infared Instrument) a NIRCam (Near-Infrared Camera) na Webbově dalekohledu astronomové shromáždili data, která pomáhají objasnit historii tohoto podivného objektu.
Krabí mlhovina je výsledkem kolapsu jádra supernovy. Samotný výbuch supernovy na Zemi zaznamenali v roce 1054 n. l. a byl dostatečně jasný, aby se dal pozorovat ve dne. Mnohem slabší pozůstatek této události, který pozorujeme dnes, je rozpínající se slupka plynu a prachu a ven vanoucí vítr poháněný pulzarem, tedy rychle rotující a silně zmagnetizovanou neutronovou hvězdou.
Krabí mlhovina je ovšem velmi neobvyklá. Její atypické složení a velmi nízká energie exploze vedly astronomy k domněnce, že se jednalo o supernovu zachycující elektrony – vzácný typ exploze, která vzniká z hvězdy s méně vyvinutým jádrem tvořeným kyslíkem, neonem a hořčíkem, nikoliv typickým železným jádrem.
Dřívější výzkumy počítaly celkovou kinetickou energii výbuchu na základě množství a rychlostí současných výtrysků. Astronomové odvodili, že výbuch měl relativně nízkou energii (méně než desetinu energie běžné supernovy) a hmotnost mateřské hvězdy se pohybovala v rozmezí osmi až deseti hmotností Slunce – což je tak na hranici, aby hvězda byla vůbec dost hmotná pro vývoj k supernově.
Mezi teorií supernovy zachycující elektrony a pozorováním Krabí mlhoviny však existují nesrovnalosti, zejména pozorovaný rychlý pohyb pulzaru. V posledních letech astronomové také zlepšili své znalosti o supernovách s kolapsem železného jádra a nyní se domnívají, že i tento typ může produkovat nízkoenergetické exploze, alespoň je-li původní hmotnost hvězdy dostatečně nízká. Aby vědecký tým snížil míru nejistoty ohledně původní hvězdy a povahy exploze, využil spektroskopických možností Webbova dalekohledu a zaměřil se na dvě oblasti nacházející se ve vnitřních vláknech Krabí mlhoviny.
Teorie předpovídají, že vzhledem k odlišnému chemickému složení jádra v supernově zachycující elektrony by měl být poměr zastoupení niklu a železa (Ni/Fe) mnohem vyšší než poměr naměřený v našem Slunci (které obsahuje tyto prvky z předchozích generací hvězd). Studie z konce 80. a počátku 90. let 20. století měřily poměr Ni/Fe v Krabí mlhovině pomocí dat z viditelného a blízkého infračerveného spektra a zaznamenaly vysoký poměr zastoupení Ni/Fe, který by odpovídal scénáři supernovy zachycující elektrony.
Webbův dalekohled s citlivými detektory pro infračervenou oblast nyní přispívá k dalšímu výzkumu Krabí mlhoviny. Autoři nové studie využili spektroskopických schopností MIRI k měření emisních čar niklu a železa, což vedlo ke spolehlivějšímu odhadu poměru zastoupení Ni/Fe. Zjistili, že tento poměr je ve srovnání se Sluncem stále zvýšený, ale jen mírně a ve srovnání s dřívějšími odhady je mnohem nižší.
Revidované hodnoty odpovídají zachycení elektronů, ale nevylučují výbuch hvězdy s podobně nízkou hmotností při kolapsu železného jádra. (Očekává se, že exploze s vyšší energií u hvězd s vyšší hmotností povedou k poměru Ni/Fe blížícímu se zastoupení prvků ve Slunci.) K rozlišení těchto dvou možností bude zapotřebí další pozorování a teoretické práce.
Snímky a data získaná pomocí MIRI umožnily týmu poprvé izolovat emisi prachu uvnitř Krabí mlhoviny a zmapovat ji ve vysokém rozlišení. Zmapováním emise teplého prachu pomocí Webbova dalekohledu a kombinací s daty Herschelovy vesmírné observatoře o chladnějších prachových zrnech vytvořili vědci ucelený obraz rozložení prachu: nejvzdálenější vlákna obsahují relativně teplejší prach, zatímco chladnější zrna převažují poblíž středu.
Tea Temim et al, Dissecting the Crab Nebula with JWST: Pulsar Wind, Dusty Filaments, and Ni/Fe Abundance Constraints on the Explosion Mechanism, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad50d1
Zdroj: ESA/Hubble Information Centre, přeloženo / zkráceno
