/CHIPASS/SPASS/N. Hurley-Walker, ICRAR-Curtin) (eROSITE/MPE (røntgen) Det er utrolig hva som kan luske der ute i verdensrommet, skjult av begrensningene til øynene våre, teknologien vår og forforståelsene våre.
Astronomer har nettopp funnet en helt kolossal supernovarest, en ekspanderende sky av støv og gass som er igjen fra en stjerneeksplosjon, som tar opp et område på himmelen nesten 100 ganger det av fullmånen (fra vårt perspektiv), på maksimal avstand 4000 lysår fra jorden.
Et team av astronomer ledet av Werner Becker fra Max Planck-instituttet for utenomjordisk fysikk i Tyskland har navngitt restene Hoinga, etter middelaldernavnet Beckers hjemby.
Hvordan kunne vi savne det? Årsaken er at den bare er synlig i røntgenstråler, og bare på et av de kraftigste røntgenteleskopene vi har bygget til dags dato, den rombaserte eROSITA som ble lansert i 2019.
(eROSITA/MPE (røntgen)/CHIPASS/SPASS/N. Hurley-Walker, ICRAR-Curtin)
Over: Røntgen- og radiokompositt av Hoinga.
'eROSITA-teleskopet, som er ombord på den russisk-tyske SRG-satellitten, er 25 ganger mer følsomt enn forgjengeren ROSAT, så vi forventet å oppdage nye supernova-rester i årene som kommer, men ble positivt overrasket over at en skulle dukke opp umiddelbart,' sa astronomen Natasha Hurley-Walker fra Curtin University-noden til International Center for Radio Astronomy Research i Australia.
'I tillegg til vår begeistring er Hoinga den største supernova-resten som noen gang er oppdaget via røntgenstråler, når det gjelder tilsynelatende størrelse: omtrent 90 ganger større enn fullmånen.'
Supernovaer har to hovedutløsere. Den ene er døden til en massiv stjerne. Når de går tom for materiale for å smelte sammen i kjernene, betyr det resulterende fallet i termisk trykk utover at trykket ikke lenger er tilstrekkelig til å forhindre at stjernen kollapser under tyngdekraftens indre trykk, og det hele går kaboom, og kollapser kjernen inn i en nøytronstjerne eller svart hull (eller fullstendig utslette den).
Den andre utløseren er en type Ia-supernova, der en hvit dvergstjerne – den kollapsede kjernen til en stamstjerne med lav masse – slurper så mye materiale fra en binær følgesvenn at den blir ustabil, og kommer til samme ende.
I begge scenariene blir et ekspanderende skall av stjernens ytre materiale sprengt ut i verdensrommet, og skaper sjokkfronter der det smeller inn i det interstellare mediet. Det er supernova-resten.
De fleste stjernene i Melkeveien har lav masse - en anslått til 90 prosent av alle stjerner er dverger i hovedsekvensen som ikke vil ende opp i en supernova (stjerner som for øyeblikket er 'levende' og smelter sammen kjerner i kjernene deres), og ytterligere 9 prosent er døde hvite dverger.
Så selv om det er en anslått 100 milliarder stjerner i Melkeveien er supernovaeksplosjoner sjeldne; astronomer anslår at man bør gå av hvert 30. til 50. år, og etterlate seg en glødende, energisk sky som varer i rundt 100 000 år.
Kunstnerens inntrykk av en supernova. (ESA/Hubble, CC BY 4.0)
Med den hastigheten burde det være rundt 1200 supernovarester som for øyeblikket kan påvises i Melkeveien; men vi vet bare om 300 eller så. Noe som betyr at enten er beregningene våre av, eller at vi bare ikke har klart å oppdage dem, uansett årsak. Det er her eROSITA kommer inn.
De fleste astronomiske objekter sender ut røntgenstråling, usynlig for det blotte øye. eROSITA, designet for å gjennomføre en all-sky-undersøkelse, er mye mer følsom enn forgjengeren, og har avslørtRøntgenobjekter vi aldri har sett før.
Tidligere ukjente supernovarester skulle oppdages av eROSITA, men likevel var Hoinga en overraskelse, ikke bare fordi den ble funnet så raskt, men på grunn av hvor den ble funnet - langt fra det galaktiske planet, hvor de fleste av Melkeveiens stjerner ( og derfor er supernova-rester).
Teamet dobbeltsjekket funnene sine mot radioastronomidata, og fant svake bevis på Hoinga som dateres tilbake et tiår. Det dukket til og med svakt opp i ROSAT-data tatt for 30 år siden.
'Ved å sile gjennom arkivradiodata oppdaget vi at Hoinga hadde sittet der og ventet på å bli oppdaget i undersøkelser opptil ti år gammel, men fordi den var høyt over Melkeveiens plan, ble den savnet,' Hurley-Walker forklarte .
'Supernova-rester forventes vanligvis ikke å bli funnet på høye galaktiske breddegrader, så disse områdene er vanligvis ikke fokus for undersøkelser, noe som betyr at det kan være enda flere av disse oversett-restene der ute som venter på å bli oppdaget.'
Teamet beregnet, basert på radiodataene, at resten er mellom 21 000 og 150 000 år gammel (men sannsynligvis i den yngre enden av det området), og at det er relativt nær Jorden, mellom 1 470 og 3 915 lysår unna.
De kunne heller ikke finne resten av stamstjernen, noe som tyder på at eksplosjonen var type Ia. Dette stemmer også overens med plasseringen, siden massive stjerner har en tendens til å konsentrere seg i det galaktiske planet.
eROSITA vil utføre totalt åtte all-sky-undersøkelser. Teamet håper at data fra fremtidige undersøkelser vil bidra til å avsløre naturen til Hoinga - og finne mange flere av Melkeveiens 'manglende' supernovaer.
Teamets forskning skal vises i Astronomi og astrofysikk , og er tilgjengelig på arXiv .