Imej berwarna bagi Cassiopeia A berdasarkan data daripada teleskop angkasa Hubble, Spitzer dan Chandra. (Kredit imej: NASA/JPL-Caltech)
Gelombang kejutan yang kuat bergerak melalui awan gas yang ditinggalkan oleh kematian letupan bintang mempunyai ciri aneh: Sebahagian daripadanya bergerak ke arah yang salah, satu kajian baru mendedahkan.
Dalam kajian itu, penyelidik mendapati bahawa gelombang kejutan memecut pada kadar yang berbeza, dengan satu bahagian runtuh kembali ke arah asal letupan bintang, atau supernova, dalam apa yang penulis kajian panggil sebagai “kejutan terbalik.”
Cassiopeia A ialah nebula, atau awan gas, ditinggalkan oleh supernova dalam buruj Cassiopeia, sekitar 11,000 tahun cahaya dari Bumi, menjadikannya salah satu sisa supernova yang paling hampir. Nebula, yang berukuran sekitar 16 tahun cahaya lebar, diperbuat daripada gas (terutamanya hidrogen) yang dikeluarkan sebelum dan semasa letupan yang merobek bintang asal. Gelombang kejutan daripada letupan itu masih mengalir melalui gas, dan model teori menunjukkan bahawa gelombang kejutan ini harus mengembang secara sama rata, seperti belon bulat sempurna yang sentiasa ditiup.
Tetapi penyelidik mendapati bahawa ini tidak berlaku.
“Untuk masa yang lama, kami mengesyaki sesuatu yang aneh sedang berlaku di dalam Cassiopeia A, ” kata pengarang utama Jacco Vink, seorang ahli astronomi di Universiti Amsterdam di Belanda, memberitahu Live Science. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa gerakan dalaman dalam nebula adalah “agak huru-hara” dan menekankan bahawa kawasan barat gelombang kejutan yang bergerak melalui awan gas mungkin menuju ke arah yang salah, tambahnya.
Dalam kajian baru, para penyelidik menganalisis pergerakan gelombang kejutan, menggunakan X-ray imej yang dikumpul oleh Balai Cerap X-ray Chandra NASA, teleskop yang mengorbit Bumi. Data yang dikumpul selama 19 tahun, mengesahkan bahawa sebahagian wilayah barat gelombang kejutan itu, sebenarnya, berundur ke arah bertentangan dalam kejutan terbalik.
Tetapi mereka juga menemui sesuatu yang lebih mengejutkan: Bahagian rantau yang sama masih memecut dari pusat gempa supernova, seperti gelombang kejutan yang lain.
Pengembangan tidak sekata
Kelajuan purata semasa gas yang berkembang di Cassiopeia A adalah sekitar 13.4 juta mph (21.6 juta km/j), yang menjadikannya salah satu gelombang kejutan terpantas pernah dilihat dalam sisa supernova, kata Vink. Ini terutamanya kerana saki-bakinya sangat muda; cahaya dari Cassiopeia A sampai ke Bumi pada tahun 1970. Tetapi lama kelamaan, gelombang kejutan kehilangan momentumnya ke persekitarannya dan perlahan.
Cassiopeia A terdiri daripada dua jalur utama mengembang gas: cangkerang dalam dan cangkerang luar. Kedua-dua cengkerang ini adalah dua bahagian daripada gelombang kejutan yang sama, dan merentasi kebanyakan nebula, cengkerang dalam dan luar bergerak pada kelajuan yang sama dan dalam arah yang sama. Tetapi di kawasan barat, kedua-dua cangkerang menuju ke arah yang bertentangan: Cangkang luar masih mengembang ke luar, tetapi cangkerang dalam bergerak kembali ke arah tempat bintang yang meletup itu berada.
Imej Cassiopeia A menunjukkan gelombang kejutan bergerak melalui cangkerang dalam dan luar gas. Anak panah biru menunjukkan bahagian barat cangkerang dalam bergerak kembali ke arah pusat nebula. (Kredit imej: J.Vink/astronomie.nl)
Kejutan terbalik berundur pada kira-kira 4.3 juta mph (6.9 juta km/j), iaitu kira-kira satu pertiga daripada purata kelajuan pengembangan nebula yang lain. Walau bagaimanapun, apa yang benar-benar membingungkan para penyelidik ialah seberapa cepat cangkerang luar mengembang berbanding dengan cangkerang dalam yang berundur di rantau ini. Para penyelidik telah menjangkakan kulit luar akan mengembang pada kadar yang berkurangan berbanding dengan gelombang kejutan yang lain, tetapi mereka mendapati bahawa ia sebenarnya memecut lebih pantas daripada beberapa kawasan gelombang kejutan yang lain. “Itu adalah satu kejutan,” kata Vink.
Perlanggaran kosmik
Pengembangan luar biasa dalam wilayah barat Cassiopeia A tidak sepadan dengan model supernova teori dan mencadangkan bahawa sesuatu berlaku kepada gelombang kejutan selepas letupan bintang itu, kata Vink.
Para penyelidik berkata penjelasan yang paling mungkin adalah bahawa gelombang kejutan berlanggar dengan satu lagi cangkang gas yang mungkin dikeluarkan oleh bintang sebelum ia meletup. Apabila gelombang kejutan melanda gas ini, ia mungkin telah menjadi perlahan dan mencipta pembentukan tekanan yang menolak cengkerang dalam kembali ke arah tengah. Walau bagaimanapun, cangkang luar masih mungkin telah dipaksa melalui penyumbatan ini dan mula memecut semula di sisi lain, kata Vink. “Ini menerangkan kedua-dua pergerakan ke dalam cangkerang dalam tetapi juga meramalkan bahawa cangkerang luar sepatutnya memecut, seperti yang kita ukur,” tambahnya.
Para penyelidik juga berpendapat cara unik bintang asal itu mati dapat menjelaskan gelombang kejutan yang tidak sekata. Cassiopeia A adalah hasil daripada supernova Jenis IIb, di mana sebuah bintang besar meletup selepas hampir sepenuhnya menumpahkan lapisan luarnya, kata Vink.
Imej Cassiopeia A menggabungkan data X-ray yang dikumpul oleh Penjelajah Polarimetri X-ray Pengimejan NASA, ditunjukkan dalam warna magenta, dan Balai Cerap X-Ray NASA Chandra, berwarna biru. (Kredit imej: NASA/CXC/SAO/IXPE)
“Anggaran sinar-X menunjukkan bahawa bintang itu adalah sekitar empat hingga enam kali jisim matahari semasa letupan,” kata Vink, tetapi bintang itu berkemungkinan besar mempunyai jisim sekitar 18 kali ganda matahari semasa ia dilahirkan. Ini bermakna bintang itu kehilangan kira-kira dua pertiga daripada jisimnya, yang kebanyakannya adalah hidrogen, sebelum ia meletup; Gelombang kejutan mungkin kemudiannya berlanggar dengan gas ini, kata Vink.
Terdapat beberapa teori mengapa Cassiopeia A kehilangan banyak jisimnya sebelum ia meletup. Pada September 2020, satu lagi pasukan penyelidik mencadangkan bahawa bintang asal adalah sebahagian daripada sistem bintang binari, di mana dua bintang mengorbit antara satu sama lain. Pasukan penyelidik itu berkata bintang pendamping ini juga mungkin mengalami supernova sebelum Cassiopeia A dan meletupkan “kulit” hidrogen bintang itu dalam proses itu, Live Science dilaporkan sebelum ini.
Walau bagaimanapun, pengarang kajian baru tidak yakin dengan teori ini. “Satu-satunya masalah ialah kami masih belum menemui mayat bintang yang lain,” kata Vink. “Jadi, pada peringkat ini, ia kekal spekulatif.”
Jadi buat masa ini, tiada siapa yang tahu dengan tepat apa yang menyemarakkan gelombang kejutan Cassiopeia A yang tidak sekata.
Kajian itu diterbitkan dalam talian pada 21 Januari dalam pelayan pracetak arXiv dan telah diterima untuk penerbitan akan datang dalam The Astrophysical Journal.
Asalnya diterbitkan pada Sains Langsung.
We wish to give thanks to the author of this write-up for this awesome content
