NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, yakın zamanda gözlemlenen bir süpernova yerinde bir nötron yıldızından yayınlanan en iyi kanıtları buldu. SN 1987A olarak bilinen süpernova, çekirdek çökmesi süpernovasıydı, yani çekirdekteki sıkışmış kalıntılar ya bir nötron yıldızı ya da bir kara delik oluşturdu. Böyle bir kompakt nesnenin kanıtları uzun süredir aranıyordu ve daha önce bir nötron yıldızının varlığına ilişkin dolaylı kanıtlar bulunmuş olsa da, bu, muhtemel genç nötron yıldızının yüksek enerjili yayınlarının etkilerinin ilk kez tespit edildiği zamandır.
Süpernovalar – bazı dev yıldızların patlayıcı son ölüm çabaları – birkaç saat içinde patlar ve patlamanın parlaklığı birkaç ay içinde zirveye ulaşır. Patlayan yıldızın kalıntıları, takip eden on yıllarda hızlı bir şekilde evrim geçirmeye devam edecek, bu da astronomlara gerçek zamanlı olarak önemli bir astronomik süreci inceleme fırsatı sunar.
SN 1987A süpernovası Büyük Macellan Bulutsusu’nda Dünya’dan 160.000 ışık yılı uzaklıkta meydana geldi. İlk kez Şubat 1987’de Dünya’da gözlemlendi ve parlaklığı aynı yılın Mayıs ayında zirveye ulaştı. 1604 yılında Kepler’ın Süpernovası gözlemlenene kadar çıplak gözle görülebilen ilk süpernovaydı.
SN 1987A’nın ilk görünür ışık gözleminden yaklaşık iki saat önce, dünyadaki üç gözlemevi birkaç saniye süren bir nötrino patlaması tespit etti. İki farklı türdeki gözlemler aynı süpernova olayına bağlandı ve çekirdek çökmesi süpernovasının nasıl gerçekleştiği teorisi hakkında önemli kanıtlar sağladı. Bu teori, bu tür bir süpernovanın bir nötron yıldızı veya bir kara delik oluşturacağı beklentisini içeriyordu. O zamandan beri astronomlar, genişleyen kalıntı malzemenin merkezinde biri veya diğerine ait bu kompakt nesnelerin kanıtlarını araştırdı.
Geçtiğimiz yıllarda, kalıntının merkezinde bir nötron yıldızının varlığına ilişkin dolaylı kanıtlar bulunmuş ve Krab Nebulası gibi çok daha eski süpernova kalıntılarının gözlemleri, nötron yıldızlarının birçok süpernova kalıntısında bulunduğunu doğrulamıştır. Bununla birlikte, SN 1987A’nın (veya başka bir yakın süpernova patlamasının) sonrasında bir nötron yıldızının doğrudan kanıtı daha önce gözlemlenmemişti, ta ki şimdiye kadar.
Bu çalışmanın baş yazarı olan Stockholm Üniversitesi’nden Claes Fransson, “SN 1987A’nın teorik modellerinden, süpernovadan hemen önceki 10 saniyelik nötrino patlaması, patlamada bir nötron yıldızı veya kara delik oluştuğunu ima ediyordu. Ancak herhangi bir süpernova patlamasından böyle bir yeni doğmuş nesnenin ikna edici bir imzasını gözlemlemedik. Bu gözlemeviyle, muhtemelen bir nötron yıldızı olan yeni doğmuş kompakt nesnenin tetiklediği yayınların doğrudan kanıtlarını bulduk” dedi.
Webb, Temmuz 2022’de bilimsel gözlemlere başladı ve bu çalışmanın arkasındaki Webb gözlemleri 16 Temmuz’da yapıldı, bu da SN 1987A kalıntısının Webb tarafından gözlemlenen ilk nesnelerden biri olduğu anlamına geliyor. Ekip, Webb’in MIRI (Orta Kızılötesi Aracı) tarafından geliştirilen MRS (Orta Çözünürlüklü Spektrograf) modunu kullandı. MRS, bir Integral Field Unit (IFU) olarak bilinen bir enstrüman türüdür.
IFU’lar bir nesneyi görüntüleyebilir ve aynı anda bir spektrumunu alabilir. Bir IFU, her pikselde bir spektrum oluşturur, bu da gözlemcilerin nesnenin üzerindeki spektroskopik farklılıkları görmelerini sağlar. Her spektrumun Doppler kaymasının analizi ayrıca her konumda hızın değerlendirilmesini sağlar.
Sonuçların spektral analizi, SN 1987A’nın orijinal yerini çevreleyen atılan malzemenin merkezinden iyonlaşmış argonun güçlü bir sinyalini gösterdi. Webb’in NIRSpec (Yakın Kızılötesi Spektrograf) IFU’sunu daha kısa dalga boylarında kullanarak yapılan sonraki gözlemler, özellikle beş kez iyonlaşmış argon (18 elektronun beşini kaybetmiş argon atomları anlamına gelen) gibi daha yoğun iyonlaşmış kimyasal elementler buldu. Bu tür iyonların oluşması için son derece enerjik fotonlara ihtiyaç vardır ve bu fotonların bir yerden gelmesi gerekmektedir.
Fransson, “Gözlemlediğimiz atıktaki bu iyonları oluşturmak için, SN 1987A kalıntısının merkezinde yüksek enerjili radyasyon kaynağı olması gerektiği açıktı” dedi. “Makalede farklı olasılıkları tartışıyoruz ve sadece birkaç senaryonun olası olduğunu ve bunların hepsinin yeni doğmuş bir nötron yıldızını içerdiğini buluyoruz.”
Bu yıl Webb ve yer tabanlı teleskoplarla daha fazla gözlem planlanmaktadır. Araştırma ekibi, devam eden çalışmanın SN 1987A kalıntısının içinde tam olarak neler olduğu konusunda daha fazla netlik sağlayacağını ummaktadır. Bu gözlemler, umarız daha ayrıntılı modellerin geliştirilmesini teşvik edecek ve sonuç olarak astronomların sadece SN 1987A’yı değil, tüm çekirdek çökmesi süpernovalarını daha iyi anlamalarını sağlayacaktır.
Bu bulgular, Science dergisinde yayımlanmıştır.