Supernovan SN1987A:n synnyttämä neutronitähti löytyi

Helmikuussa 1987 nähtiin Suuressa Magellanin pilvessä (LMC) supernova^[1]. Sen etäisyys on 167 644 valovuotta ja supernovan kirkkaus oli sen verran voimakas, että sitä voitiin havaita paljain silmin päivällä.

Yhdistelmäkuva radioaalloilla, näkyvän valon ja röntgensäteilyn aallonpituuksilla supernovajäänne SNR 1987A:sta. Kuva  (ALMA [ESO / NAOJ / NRAO], P. Cigan ja R. Indebetouw; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton; NASA / ESA).

Supernovan syntyi jättiläistähden, Sandulek 69 202, ytimen luhistuessa^[2]. Tähden massa oli noin 20 kertainen verrattuna Aurinkoon. Suurin osa tästä tähden massasta sinkoutui avaruuteen muodostaen räjähdyspaikan ympärille nopeasti laajenevan kuoren (SNR), joka näkyy meille hienona helminauhana.

Supernovan kirkkauden laannuttua ja supernovajäänteen laajennuttua ja hieman himmennyttä, tutkijat odottivat näkevänsä sen mitä tähdestä oli jäljellä. Sandulekin massaisen tähden supernovan jäännösten joukosta pitäisi löytyä joko neutronitähti tai joissakin tapauksissa musta aukko. Mitään ei kuitenkaan näkynyt.

Viime marraskuussa (2019) Cardiffin yliopiston tutkija Phil Cigan tutkimusryhmineen ilmoitti havainneensa kirkkaan möykyn jäännösten ytimestä. Havainto tehtiin Atacama Large Millimeter / submillimeter Array Chilessä sijaitsevilla radioteleskoopeilla. Havainto sopi muuten melko hyvin siihen malliin, jota tutkijat soveltavat supernoviin. Kuitenkin osoittautui, että möykky oli aivan liian kuuma ollakseen pölypilven peittämä neutronitähti.

Meksikon kansallisen autonomisen yliopiston astrofyysikko Dany Pagein johtama tutkijaryhmä osoitti uudessa tutkimuksessaan, että möykky on todellakin neutronitähden ympärillä olevan pölypilvi. Sen kirkkaus on yhdenmukainen uusimpien mallien antamien tulosten mukainen hyvin nuorelle neutronitähdelle. Cardiffin tutkijaryhmä ei ollut ottanut huomioon, että pilveä lämmitti ⁴⁴Ti, jonka puoliintumisaika on 63 vuotta^[3].

Neutronitähden lämpötila on noin 5 miljoonaa Kelviniä, sen halkaisija on noin 25 km ja massa 1,38 × Auringon massa. Mielenkiintoisesti, neutronitähden nopeus on noin 700 km/s räjähdyskeskuksesta poispäin. Suuri nopeus ei sinällään ole yllätys, sillä supernovat harvoin räjähtävät täysin symmetrisesti. Epäsymmetrisessä räjähdyksessä jäljelle jäävä neutronitähti tai musta aukko saavat impulssin, joka kuljettaa niitä läpi avaruuden. Näiltäkin osin Sandulekin supernovan synnyttämä neutronitähti on hyvin tyypillinen.

Neutronitähti on siis hyvin nuori, vain hieman yli 33 vuotta. Tilastoissa se on nuorin, sillä nyt toisena oleva Cassiopeia A räjähti vuonna 1604. Supernovajäänne sijaitsee noin 11 000 valovuoden etäisyydellä Kassiopeian tähdistössä ja kokoa sillä on noin 10 valovuotta.

 

Huomautukset

[1] Supernovan tunnus on SN1987A.

[2] Supernovat, jotka syntyvät tähtien ytimen luhistuessa ovat tyypin II (kaksi) supernovia.

[3] Titaanin radioaktiivisista yhdestätoista isotoopista ⁴⁴Ti:n puoliutumisaika on pisin. Muiden isotooppien puoliintumisajat ovat vain joitakin tunteja tai jopa parisataa millisekuntia. Titaanilla on myös viisi vakaata isotooppia.