Resterna efter en gammal supernova i Vintergatans utkant kan bidra till ny kunskap om hur vår galax utvecklats. Den tidigare okända supernovaresten, kallad Hoinga, upptäcktes med hjälp av det ryska rymdobservatoriet Spektr-RG, som sedan 2019 kartlägger hela himlen i röntgenstrålning.
De flesta stjärnor dör en stilla död, men ett fåtal slutar sina dagar i en våldsam explosion som kallas supernova. En supernova sliter sönder stjärnan och explosionen slungar ut material vid farter på flera tusen kilometer per sekund. Genom explosionen sprids nyalstrade tunga grundämnen, t.ex. järn, i den omgivande rymden och supernovan bidrar på detta sätt med både energi och material till bildandet av nya stjärnor. En supernova kan under några veckor lysa starkt som en hel galax, men det utslungade materialet skingras snabbt i rymden och redan efter några år har en supernovarest börjat bildas.
Under sin expansion stöter supernovamaterialet samman med omgivande gas i rymden. En chock som då uppstår hettar upp supernovamaterialet så att det sänder ut röntgenstrålning. Den allt glesare bubblan av supernovamaterial når med tiden ansenlig storlek: Supernovan som kinesiska astronomer såg 1054 i stjärnbilden Oxen är numera en supernovarest som mäter ca 10 ljusår i genomskärning.
Var är resten av resterna?
En supernova inträffar i Vintergatan ungefär en gång per sekel. En supernovarest går att urskilja i drygt 100 000 år, innan dess täthet blir så låg att den inte går att skilja från omgivande interstellär gas. Alltså borde vi kunna hitta över 1000 supernovarester i Vintergatan, men endast ca 300 st har hittills upptäckts. Detta beror på metoderna som används vid letandet. Röntgenstrålning hindras effektivt av gasen och stoftet i Vintergatan, men många supernovarester strålar även i radioområdet. Radiovågor hindras inte lika lätt som röntgenstrålning och detta utnyttjas vid sökandet efter supernovarester.
Radioteleskopen riktas då oftast mot vintergatsbandet, där flest stjärnor finns och därmed flest supernovor inträffat. Alltså är risken stor att supernovarester på andra delar av himlen lämnas oupptäckta. Supernovarester med alltför svag skenbar styrka i radiostrålning, eller med för liten skenbar storlek på himlavalvet, löper också risk att förbli oupptäckta.
Observationerna med röntgeninstrumenten på Spektr-RG kan fånga upp en del supernovarester som radioastronomerna missar. Ökad kunskap om supernovaresternas fördelning i Vintergatan kan ge en klarare bild av galaxens historia, bl.a. genom jämförelser med hur supernovaresterna i våra närmaste granngalaxer är fördelade.
En karta ritad i långsamma svep
Vi rapporterade 2019 om uppskjutningen av Spektr-RG, ett ryskt rymdobservatorium utrustat med ett ryskt och ett tyskt röntgeninstrument. Spektr-RG kretsar ungefär 1,5 miljoner km utanför jordbanan, i en egen bana runt solen. Observatoriet roterar ett varv på ca 4 timmar och genom denna långsamma rörelse sveper instrumenten ombord systematiskt över himlavalvet.
Det ryska instrumentet Mikhail Pavlinsky ART-XC fångar upp röntgenstrålning vid våglängder runt 1 ångström, med energier ungefär som vid tandläkarröntgen. Det tyska eROSITA är känsligt för längre våglängder, runt 10 ångström, alltså för röntgenstrålning med lägre energier. Båda instrumenten fungerar bra och nästan varje vecka kommer bulletiner via The Astronomer’s Telegram där förändringar på röntgenhimlen meddelas. Pulsarer, röntgendubbelstjärnor och tidvattensönderslitningar finns bland de energirika röntgenkällor som studeras med Spektr-RG.
I juni 2020 publicerades dessutom en praktfull karta över röntgenhimlen, baserad på observationer med eROSITA. Denna karta har en oöverträffad upplösning och visar svagare objekt på himlen än någon tidigare röntgenkarta. Hälften av röntgenkällorna på kartan var tidigare okända.
Bubbla med smeknamn från Tyskland
På den nya röntgenkartan har astronomen Werner Becker i tyska Garching letat efter tidigare okända supernovarester. I en ny artikel, antagen för publicering i Astronomy & Astrophysics, presenteras ett fynd: En rest som fått katalognamnet G249.5+24.5 och smeknamnet Hoinga, efter det latinska namnet på Beckers hemstad Bad Hönningen i Tyskland. Ett pressmeddelande finns här.
Hoinga utmärks bland annat genom sitt läge i Vintergatan. Katalognamnet G249.5+24.5 pekar på positionen 249,5 graders galaktisk longitud och +24,5 graders galaktisk latitud, där en del av stjärnbilden Vattenormen syns på himlen. Riktningen rakt bort från Vintergatans centrum har longitud 180 grader och på sina 249,5 grader ligger alltså Hoinga i den yttre, mindre stjärntäta delen av galaxen. Mellan 213 och 260 graders longitud har ingen supernovarest bekräftats förut. Hoingas latitud är också märkvärdig. Tidigare var bara 3 bekräftade supernovarester kända på latituder större än 10 grader, alltså på mer än 10 graders avstånd från Vintergatans plan. Bredare än så letar i regel inte radioastronomer på jakt efter supernovarester, eftersom få rester förväntas ligga så långt ut.
När Beckers grupp upptäckt Hoinga i röntgen kunde de sedan spåra supernovaresten även i arkivdata från olika radioteleskop. Radioastronomerna hade helt enkelt missat detta svaga och utbredda objekt på himlen. Även i arkivdata från 1990 efter röntgenobservatoriet ROSAT kunde man nu identifiera supernovaresten. Dess storlek och läge på himlen har bidragit till att Hoinga inte hittats förrän nu.
Ett minne från istidens himmel
På himlavalvet sammanfaller Hoinga med ett knappt dussin punktformiga röntgenkällor, som verkar vara avlägsna galaxer eller stjärnor i Vintergatan. Någon pulsar har inte hittats i riktning mot Hoinga, vilket pekar på att det inte var en superjättestjärna som exploderade. Antagligen var det en supernova av typ Ia (där en vit dvärg är inblandad) som small av.
I bilderna från eROSITA ser Hoinga ut som en ojämn bubbla. Röntgenstrålningen är ganska diffus och verkar främst komma inifrån supernovaresten. Hoinga ligger i en oväntad riktning i Vintergatan, men är inte särskilt avlägsen. Becker och hans grupp uppskattar dess avstånd till mellan 1500 och 4000 ljusår, alltså närmare än t.ex. Krabbnebulosan. På himlavalvet har Hoinga en imponerande storlek, ca 4 graders diameter, alltså en skenbar diameter över 8 gånger månens.
Hoingas storlek och antaganden om dess expansionfart antyder att explosionen skedde för (i storleksordningen) 10 000 år sedan. Någon gång under senaste istiden bör själva supernovan alltså ha tindrat på natthimlen.
Ytterligare sju kompletta genomgångar av himlen väntas med eROSITA och kan avslöja fler supernovarester bortom allfarvägarna. Dessutom letar radioastronomerna vidare. Projektet GLOSTAR (”A Global View of Star Formation in the Milky Way”) använder radioteleskopen inom Very Large Array i New Mexico, USA. I en studie ledd av doktoranden Rohit Dokara i tyska Bonn har denna grupp nyligen presenterat 80 nyupptäckta kandidater till supernovarester. Varje nyupptäckt sådan ger en nyckel till mer kunskap om hur vår hemgalax utvecklats. Troligen har Hoinga sällskap i glesbygden.
