Neutronová hvězda v pozůstatku supernovy SN 1987A pomocí JWST

Supernova SN 1987A pozorována v roce 1987 jako první supernova, která byla viditelná pouhým okem od roku 1604 - tedy od období před příchodem dalekohledů. Astronomům nabídla vzácnou příležitost studovat vývoj supernovy i toho, co po ní zůstalo, od samtného vzniku. SN 1987A byla supernovou s kolapsem jádra. To znamená, že se očekávalo, že vytvoří buď neutronovou hvězdu, nebo černou díru.

Astronomie obvykle zahrnuje studium procesů, které probíhají nejméně desítky tisíc let: mnohem déle než celá lidská zaznamenaná historie. Supernovy - poslední smrtelné záchvaty některých hmotných hvězd - vybuchnou během několika hodin a jasnost exploze vyvrcholí během několika měsíců. Pozůstatky takovéto explodující hvězdy se v následujících desetiletích vyvíjejí rychlým tempem. Supernovy tak nabízejí astronomům velmi vzácnou příležitost studovat významný astronomický proces v reálném čase.

Supernova SN 1987A byla na Zemi poprvé pozorována v únoru 1987 a její jasnost dosáhla maxima v květnu téhož roku (ačkoli její vzdálenost od Země znamená, že k události supernovy došlo ve skutečnosti asi před 160 000 lety). Byla to první supernova, kterou bylo možné vidět pouhým okem od dob pozorování Keplerovy supernovy, která zazářila v roce 1604.

Asi dvě hodiny před pozorováním SN 1987A ve viditelném světle tři observatoře po celém světě pozorovaly výbuch neutrin trvající jen několik sekund. Krátce poté bylo pozorováno viditelné světlo z SN 1987A. Tato dvě pozorování byla spojena se stejnou událostí supernovy a poskytla důležité důkazy pro teorii, jak probíhají exploze supernov s kolapsem jádra. Tato teorie zahrnovala předpoklad, že tento typ supernovy vytvoří neutronovou hvězdu nebo černou díru.

Astronomové od té doby hledali důkazy pro jeden nebo druhý z těchto kompaktních objektů ve středu rozpínajícího se zbytkového materiálu. Nepřímý důkaz přítomnosti neutronové hvězdy v srdci zbytku supernovy byl nalezen v posledních několika letech během pozorování mnohem starších zbytků supernov (např. Krabí mlhovina). Tato pozorování potvrzují, že neutronové hvězdy se nacházejí ve zbytcích mnoha supernov. Avšak dosud chyběl přímý důkaz neutronové hvězdy po supernově SN 1987A.

Badatelský tým použil režim Medium Resolution Spectrograph (MRS) Webbova přístroje MIRI, který je typem přístroje známým jako integrální polní jednotka (IFU). IFU jsou fascinující nástroje, které dokážou zobrazit objekt a zároveň zachytit jeho spektrum. IFU tvoří spektrum na každém pixelu, což umožňuje pozorovatelům vidět spektroskopické rozdíly napříč objektem. Analýza Dopplerova posunu každého spektra také umožňuje vyhodnocení rychlosti v každé poloze.

Spektrální analýza ukázala silný signál ionizovaného argonu ze středu vyvrženého materiálu, který obklopuje místo exploze SN 1987A. Následná pozorování pomocí jiného IFU, NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) na kratších vlnových délkách, odhalila ještě silněji ionizované chemické prvky, zejména pětkrát ionizovaný argon. Takové ionty vyžadují ke svému vzniku vysoce energetické fotony a tyto fotony musejí odněkud pocházet.

V tomto roce jsou plánována další pozorování SN 1987A pomocí Webba a pozemních dalekohledů. Výzkumný tým doufá, že probíhající studie poskytne více informací o tom, co přesně se děje v srdci pozůstatku supernovy SN 1987A. Doufejme, že tato pozorování podnítí vývoj podrobnějších modelů, které astronomům umožní lépe porozumět nejen supernově SN 1987A, ale všem supernovám s kolapsem jádra.

• Zdroj: Webb finds evidence for a neutron star at heart of young supernova remnant