Zvětšit obrázek

Mlhovinu IC 443 (Medúza) představují 65 světelných let rozlehlé pozůstatky po supernově vzdálené 5 000 světelných let. Nachází se v souhvězdí Blíženci (Gemini). V její severní části vytvořilo rentgenové záření téměř kruhovou skvrnu. Spektrum, které naměřila sonda Suzaku vypovídá o přítomnosti zcela ionizovaných atomů křemíku a síry. Kredit: JAXA/NASA/Suzaku

Hvězdy se rodí v hustějších oblastech gigantických plynno–prachových mlhovin. I když se pak kolem „hotové“ rozžehnuté hvězdy vlivem tlaku záření a slunečního větru (proudů ionizovaných částic neustále vylétávajících z povrchu hvězdy na všechny strany rychlostí několika set kilometrů za sekundu) její okolí částečně „pročistí“, i tak je v obrovském prostoru, jež ji obklopuje, mnohem vyšší hustota částic v porovnání s mezihvězdnými dálavmi. Tvoří se jakási hvězdná obálka (v angličtině se používá slovo cocoon – zámotek, obal) a k její formování samozřejmě přispívá gravitace i zmíněný hvězdný vítr. Když pak stárnoucí hvězda v agonii vybuchne jako supernova, její vnější vrstvy se s obrovskou energií „rozfouknou“. Rázová vlna nepředstavitelnou rychlostí expanduje, naráží na částice původní hvězdné obálky, čímž dochází k extrémnímu ohřevu hmoty na teploty, při kterých i atomy těžších prvků přicházejí o všechny elektrony. Důkaz o existenci tohoto mechanizmu poskytl japonský vesmírný satelit Suzaku. Šéf týmu astronomů Yamaguchi Hiroya z japonského Ústavu pro fyzikální a chemický výzkum tvrdí: "Toto je první důkaz nového typu zbytku po supernově, jež byl zahříván těsně po výbuchu."

Zvětšit obrázek

Satelit Suzaku již 4,5 roku snímá z geocentrické oběžné dráhy okolní vesmír v širokém spektru rentgenové záření (energie 0.3–600 keV). Únik helia pár dní po startu vyřadil z činnosti hlavní rentgenový spektrometr. Další přístroje, mezi nimi i rentgenový zobrazovací spektrometr, fungují správně. Kredit: NASA

Na palubě družice Suzaku je vysoce citlivý zobrazovací rentgenový spektrometr (XISs), který dokáže rozlišit spektrum záření podle energie v podstatě stejným způsobem, jako hranol rozkládá světlo do jednotlivých barev duhy. Díky tomu se Midorimu Ozawovi, postgraduálnímu studentovi z Univerzity v Kjotó, který je členem Yamaguchihom týmu, podařilo v rentgenovém spektru mlhoviny IC 443, jež je známa pod jménem Medúza, objevit neobvyklé, dosud neodhalené anomálie. Energie, kterým odpovídají, umožnily astronomům pochopit, jak toto záření vzniklo. Jeden z vrcholů v rentgenovém spektru přináleží teplotám kolem 7 miliónů stupňů. Toto záření by měly vysílat rychle se pohybující volné elektrony, když je působení kladně nabitých ionizovaných atomových jader vychyluje z původních drah. Další „vyskočené“ hodnoty v rentgenovém spektru mlhoviny Medúza jsou ještě zajímavější. Odpovídají energiím, které emitují scela ionizovaná jádra křemíku a síry, když mají to štěstí a podaří se jim zachytit elektron a snížit tak stupeň své ionizace (rekombinují).

Zvětšit obrázek

V mlhovině, která vznikla po explozi 35 tisíc světelných let vzdálené supernovy W49B, odhalila sonda Suzaku jinou žhavou kulovou strukturu. Rentgenové záření v sobě ukrývá záznam procesu, při kterém vysoce ionizované atomy železa zachytávají elektrony (proces rekombinace), čímž snižují stupeň své ionizace. Snímek je kombinací infračerveného pozemního měření Palomarské observatoře (červená, zelená) a rentgenového obrazu ze sondy Chandra (modrá barva). Kredit: JAXA/NASA/Suzaku, Tom Bash and John Fox/Adam Block/NOAO/AURA/NSF

Právě některé charakteristiky v rentgenovém spektru „signalizují přítomnost velkého množství atomů křemíku a síry, které přišly o všechny elektrony,“ vysvětluje Yamaguchi. Jenže na to, aby se atom křemíku úplně ionizoval, tedy, aby se „vzdal“ všech svých elektronů, je nezbytná teplota nad 17 milionů ^oC a pro síru dokonce ještě více. V současné mlhovině takové podmínky nemohou vznikat. Existence těchto iontů je důkazem extrémního ohřevu plazmového oblaku, jenž expanduje po výbuchu supernovy. Teploty v něm dosahují až 55 miliónů ^oC, což je přibližně 10 000 krát více než na povrchu Slunce. Jak ale rozpínání pokračuje a rázová vlna přechází do stále řidšího mezihvězdného prostoru, kde je v jednom krychlovém centimetru stěží jeden atom, rychle chladne a i hustota její hmoty prudce klesá. K vzájemným srážkám částic již pak dochází jenom sporadicky a ionizovaným jádrům těžších prvků může trvat celá tisíciletí, než se jim podaří alespoň částečně zasytit svůj hlad po elektronech. Proto i teď jsou v mlhovině Medúza přítomny.

Yamaguchiho týmu se podobnou situaci podařilo odhalit i v další mlhovině – zbytku po supernově W49B, jež se nachází v souhvězdí Orla, ve vzdálenosti 35 tisíc světelných let. V pracho-plynném oblaku detekovali jádra atomů železa, které při explozi přišly o všechny elektrony. Na takový stupeň ionizace je nevyhnutná teplota kolem 30 milionů ^oC. Je to téměř dvojnásobek teploty, která odpovídá energiím volných elektronů, jejichž existenci satelit pomocí rentgenového záření v této mlhovině prokázal.

Zdroje: NASA/Suzaku