Seria: O călătorie uimitoare prin spațiul cosmic cu Telescopul Spațial James Webb
Escala 13 din 48 • Destinație: SN 1987A
După ce am privit, în escalele precedente, nașterea și moartea stelelor prin ochii Telescopului James Webb, ajungem acum la una dintre cele mai spectaculoase explozii stelare observate vreodată. SN 1987A a devenit vizibilă de pe Pământ în februarie 1987, în Marele Nor al lui Magellan, o galaxie-satelit a Căii Lactee. Se află la aproximativ 160.000–165.000 de ani-lumină, iar lumina pe care astronomii au observat-o în 1987 pornise spre noi cu aproximativ 160.000 de ani înainte.
Pentru astronomi, evenimentul a fost extraordinar. Era cea mai apropiată supernovă observată de sute de ani și putea fi studiată cu o combinație fără precedent de telescoape și instrumente. Spre deosebire de exploziile stelare foarte îndepărtate, pe care le vedem doar ca puncte de lumină, SN 1987A putea fi urmărită pe măsură ce se transforma într-un rest de supernovă.
Și mai interesant este că explozia a fost anunțată înainte ca lumina vizibilă să ajungă la observatoare. Cu aproximativ două ore înainte de prima observație optică au fost detectați neutrini proveniți din eveniment. Această coincidență a oferit una dintre cele mai importante dovezi observaționale pentru legătura dintre colapsul nucleului unei stele masive și producerea unei supernove.
Steaua care a explodat era cunoscută sub numele Sanduleak -69° 202 și era o supergigantă albastră, cu o masă estimată la aproximativ 20 de ori mai mare decât cea a Soarelui. Descoperirea progenitoarei a fost ea însăși o surpriză, pentru că modelele de atunci acordau un rol important supergigantelor roșii în acest tip de explozie.
Fișa de călătorie cosmică
- Destinația: SN 1987A
- Tip: rest de supernovă
- Locație: Marele Nor al lui Magellan, constelația Dorado
- Distanță: aproximativ 160.000–165.000 de ani-lumină
- Explozia observată de pe Pământ: februarie 1987
- Progenitoarea: supergigantă albastră Sanduleak -69° 202
- Observații JWST: NIRCam, MIRI și NIRSpec
- Descoperire importantă cu JWST: dovezi puternice pentru radiația asociată unei stele neutronice în centrul restului de supernovă
Un inel sculptat înainte de explozie
La prima vedere, SN 1987A pare să fie doar o minge de gaz în expansiune. Însă imaginile obținute de Telescopul Hubble au dezvăluit o structură mult mai complexă: un inel luminos înconjurat de două inele exterioare, formând împreună o configurație asemănătoare unei clepsidre.
Aici apare una dintre poveștile fascinante ale acestei supernove. Inelul ecuatorial nu a fost creat de explozia din 1987. Materialul său fusese expulzat de steaua progenitoare cu mii sau chiar zeci de mii de ani înainte de supernovă. Când explozia a avut loc, unda de șoc și radiația produsă de ea au început să lumineze și să încălzească acest material.
Hubble a urmărit timp de decenii modul în care unda de șoc a întâlnit inelul. În regiunile mai dense au apărut numeroase „puncte fierbinți”, care au devenit treptat mai strălucitoare pe măsură ce materialul ejectat interacționa cu gazul deja prezent în jurul stelei.
Astfel, SN 1987A nu este doar o explozie. Este o arhivă tridimensională a ultimelor etape din viața stelei, păstrată în gazul pe care aceasta l-a expulzat înainte de moarte.
James Webb vede ceea ce se ascundea în interior
Când James Webb și-a îndreptat instrumentele spre SN 1987A, astronomii au putut privi restul de supernovă în infraroșu cu o sensibilitate și o rezoluție care au deschis o nouă fereastră asupra obiectului.
În observațiile publicate în 2023, instrumentul NIRCam a evidențiat o structură centrală asemănătoare unei găuri de cheie. Aceasta este formată din gaz și praf ejectate în timpul exploziei. Praful este atât de dens încât nici lumina infraroșie apropiată detectată de Webb nu poate traversa complet regiunea centrală, lăsând impresia unei zone întunecate în interiorul „cheii”.
Webb a identificat și două structuri curbate, asemănătoare unor semilune, aflate de o parte și de alta a regiunii centrale. Acestea nu fuseseră observate cu aceeași claritate înainte și au oferit astronomilor noi indicii despre geometria tridimensională a restului de supernovă.
În jurul acestei regiuni se află inelul ecuatorial, presărat cu aglomerări luminoase. Mai departe se găsesc cele două inele exterioare, mai difuze. Imaginea JWST transformă astfel ceea ce părea o simplă structură circulară într-un sistem complex de gaze, praf și unde de șoc.
Rămășița supernovei SN 1987A văzută de telescoapele Hubble (stânga) și James Webb (dreapta).
Misterul din centrul supernovei
Însă cea mai importantă întrebare nu privește inelele, ci ceea ce se află în centrul lor. Atunci când nucleul unei stele masive se prăbușește, materia este comprimată într-o formă extremă. În funcție de masa și condițiile din nucleu, rezultatul poate fi o stea neutronică sau o gaură neagră. În cazul SN 1987A, neutrinii detectați în timpul exploziei ofereau deja dovezi că în centrul stelei s-a format un obiect compact. Totuși, astronomii nu reușiseră să observe direct acest obiect.
Aici intervine una dintre cele mai interesante descoperiri făcute cu JWST. În 2024, o echipă de astronomi a analizat observații spectroscopice realizate cu MIRI, instrumentul în infraroșu de mijloc al lui Webb, și cu NIRSpec. Cercetătorii au detectat linii de emisie provenite de la argon și sulf ionizat în regiunea centrală. Aceste linii sunt produse atunci când gazul este iluminat de radiație energetică provenită din apropierea centrului restului de supernovă.
Modelele de fotoionizare au arătat că raporturile dintre aceste linii sunt compatibile cu radiația provenită de la o stea neutronică aflată în răcire sau de la o nebuloasă alimentată de vântul unui pulsar. Cercetătorii au interpretat rezultatele ca fiind cea mai puternică dovadă de până atunci pentru existența unei stele neutronice în centrul SN 1987A.
Este important însă să păstrăm nuanța: observațiile nu reprezintă o fotografie directă a stelei neutronice. Astronomii au detectat efectele radiației sale asupra materialului din jur. NASA descrie rezultatul drept „cea mai bună dovadă” pentru emisia asociată unei stele neutronice, iar un studiu publicat în Science arată că interpretarea este compatibilă cu o stea neutronică în răcire sau cu o nebuloasă de vânt de pulsar.
Cu alte cuvinte, Webb nu a fotografiat încă „inima” SN 1987A. Dar a găsit amprenta energetică pe care acea inimă o lasă asupra mediului său.
O explozie pe care încă o putem urmări
Unul dintre motivele pentru care SN 1987A este atât de valoroasă pentru astronomie este vârsta sa. În termeni cosmici, aproape patru decenii reprezintă doar o clipă. Restul supernovei continuă să se modifice, iar astronomii pot urmări aceste transformări de la un an la altul.
Hubble a urmărit expansiunea și interacțiunea undei de șoc cu inelul. Observațiile în raze X ale Telescopului Chandra au completat imaginea, iar Observatorul ALMA a permis studierea gazului molecular și a prafului format după explozie. Webb adaugă o perspectivă infraroșie deosebit de importantă pentru regiunile ascunse de praf și pentru analiza compoziției chimice a materialului ejectat.
Această combinație de observații transformă SN 1987A într-un adevărat laborator cosmic. Putem vedea cum o stea masivă își încheie viața, cum își aruncă materia în spațiu, cum unda de șoc interacționează cu mediul din jur și cum elementele produse în interiorul stelei sunt distribuite în spațiul interstelar.
Iar povestea nu se termină aici. Resturile unei supernove nu sunt doar vestigiile unei stele moarte. Ele devin materie primă pentru generațiile următoare de stele și planete. Carbonul, oxigenul, azotul, fierul și multe alte elemente produse sau procesate în stele ajung în cele din urmă în mediul interstelar.
SN 1987A ne arată, așadar, un moment de tranziție: materia unei stele care a existat cândva ca un corp incandescent este dispersată în spațiu și începe o nouă etapă a existenței sale.
De ce este SN 1987A atât de importantă?
Pentru că este unul dintre puținele cazuri în care astronomii pot urmări aproape direct evoluția unui rest de supernovă. Nu avem doar o imagine a rezultatului final, ci o succesiune de observații care arată cum unda de șoc se deplasează, cum gazul este încălzit, cum praful ascunde regiunea centrală și cum materialul expulzat se amestecă treptat cu mediul interstelar.
Iar Telescopul James Webb a adăugat o piesă esențială acestui puzzle. Prin observațiile sale în infraroșu, telescopul a pătruns mai adânc în structura restului și a găsit indicii care leagă radiația din centru de obiectul compact format în momentul colapsului stelar.
Următoarea escală ne va îndepărta de o stea care a murit relativ recent și ne va duce spre una dintre cele mai fascinante regiuni ale Universului: Westerlund 1, un roi stelar gigantic în care zeci de stele masive trăiesc împreună într-un adevărat oraș cosmic.