(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)
3-D Model: Ein Stern von innen nach außen gekehrt
Zum ersten Mal ist eine dreidimensionale Rekonstruktion eines Supernova-Überrests bei mehreren Wellenlängen kreiert worden. Diese phantastische Veranschaulichung von Cassiopeia A (Cas A), das Ergebnis einer Explosion vor annähernd 330 Jahren, verwendet Röntgendaten von Chandra, Infrarotdaten von Spitzer und zuvor schon existierende optische Daten vom 4-Meter-Teleskop der NOAO auf dem Kitt Peak und dem Michigan-Dartmouth-MIT 2.4-Meter-Teleskop. In dieser Veranschaulichung ist die grüne Region großteils im Röntgenlicht beobachtetes Eisen. Die gelbe Region ist eine Kombination aus Argon und Silizium, das im Röntgen-, optischen und infraroten Licht sichtbar ist – darunter Jets aus Silizium – mit außen gelegenen Trümmern im optischen Licht. Das rote Gebiet gibt kalte Trümmer im Infraroten wieder. Zuletzt enthüllt blau die äußere Druckwelle, am intensivsten mit Röntgenstrahlung gemessen.
Das meiste gezeigte Material in dieser Darstellung, die mit einer künstlerischen Wiedergabe des früher von Chandra entdeckten Neutronensterns beginnt, sind Trümmer der Explosion, welche durch eine nach innen gelaufene Schockwelle aufgeheizt worden sind. Das rote Material innerhalb des gelb/ orangenen Rings ist bis jetzt der nach innen laufenden Schockwelle nicht begegnet und somit noch nicht aufgeheizt worden. Von diesen noch nicht getroffenen Trümmer wußte man, daß sie existieren, da sie Radiostrahlung aus dem Hintergrund absorbieren, wurden aber vor Kurzem von Spitzer durch infrarote Strahlung entdeckt. Die blaue Region setzt sich aus Gas zusammen, das die Explosion umgibt und aufgeheizt wurde, als es durch die nach außen laufende Druckwelle getroffen wurde, wie in Chandra-Bildern deutlich zu sehen ist.
Um diese Visualisierung zu erschaffen, zogen Wissenschaftler aus einem bereits bekannten Phänomen – dem Dopplereffekt – als auch einer neuen Technologie, welche die Astronomie und die Medizin verbindet, Nutzen. Werden Elemente wie Eisen, Silizium und Argon, die in einer Supernova entstehen, aufgeheizt, senden sie Licht bei bestimmten Wellenlängen aus. Material, das sich auf den Beobachter zubewegt, wird kürzere Wellenlängen zeigen und Material, das sich weg bewegt, wird längere Wellenlängen haben. Da das Maß der Wellenlängenverschiebung mit der Geschwindigkeit der Bewegung verbunden ist, kann man bestimmen, wie schnell sich die Trümmer in beiden Richtungen bewegen. Da Cas A das Ergebnis einer Explosion ist, bewegen sich die stellaren Trümmer radial nach außen vom Zentrum der Explosion fort. Mit einfacher Geometrie und Nutzung all dieser Information konnten die Wissenschaftler ein 3-D Modell konstruieren.
Die blauen Filamente, welche die Druckwelle bezeichnen, wurden nicht mit Hilfe des Dopplereffekts kartiert, da sie eine andere Art von Licht abgeben – Synchrotronstrahlung – die kein Licht von diskreten Wellenlängen, sondern vielmehr ein breites Kontinuum aussendet. Die blauen Filamente sind nur eine Darstellung der derzeitigen, in der Druckwelle beobachteten Filamente.
Diese Darstellung zeigt, daß es bei diesem Supernova-Überrest zwei Hauptbestandteile gibt: eine kugelförmige Komponente in den äußeren Bereichen des Überrests und eine abgeflachte (scheibenförmige) Komponente in dem inneren Bereich. Der sphärische Anteil besteht aus den äußeren Schichten des explodierten Sterns, vermutlich aus Helium und Kohlenstoff aufgebaut. Diese Schichten trieben eine kugelförmige Druckwelle in das den Stern umgebende diffuse Gas. Die abgeflachte Komponente – welche die Astronomen vor den Beobachtungen von Spitzer nicht in 3-D kartieren konnten – besteht aus den inneren Schichten des Sterns. Sie baut sich aus unterschiedlichen schwereren Elementen wie etwa Sauerstoff, Neon, Silizium, Schwefel, Argon und Eisen auf, die nicht alle in dieser Visualisierung gezeigt sind.
Hochgeschwindigkeitsjets dieses Materials schießen von der Explosion in die Ebene der oben erwähnten scheiben-förmigen Komponente heraus. Plumes aus Silizium sind im Nordosten und Südwesten zu erkennen, während solche aus Eisen im Südosten und Norden zu sehen sind. Diese Jets waren bereits bekannt und Doppler-Geschwindigkeits-messungen sind für diese Strukturen gemacht worden, aber ihre Ausrichtung und Lage in Bezug auf den Rest des Trümmerfeldes sind vor dem jetzigen Zeitpunkt nie kartiert worden.
Dieser neue Einblick in die Struktur von Cas A profitierte von dieser 3-D Darstellung und ist für Astronomen wichtig, die Modelle von Supernova-Explosionen aufstellen. Nun müssen sie in Betracht ziehen, daß die äußeren Schichten des Sterns kugelförmig arrangiert sind, aber die inneren Schichten mehr scheibenförmig mit Hochgeschwindigkeitsjet in vielen Richtungen zum Vorschein kommen.
- Kurzinformation:
- Category: Supernovas & Supernova Remnants
- Coordinates (J2000): RA 23h 23m 26.7s | Dec +58° 49′ 03.00″
- Constellation: Cassiopeia
- Color Code: Green: Iron (X-rays) – Yellow: Argon & Silicon (X-rays, Optical, & Infrared) & Outer debris (Optical) – Red: Cold debris (Infrared) – Blue: Outer blast wave (X-rays)
- Instrument: ACIS
- Also Known As: Cas A
- Distance Estimate: about 11,000 light years
- Release Date: January 6, 2009
