Efter mer än tre decennier av intensiva studier kan gåtan ha fått sin lösning. Rykande färska rön visar att supernovan SN 1987A tycks ha efterlämnat en neutronstjärna.
Den 23 februari 1987 nådde ljuset från en supernova i Stora Magellanska molnet jorden. Det skulle visa sig vara stjärnan Sanduleak -69 202 som exploderat omkring 168 000 år tidigare. Under de månader som följde kunde supernovan observeras med blotta ögat på södra halvklotet. Något liknande hade inte skett sedan 1604 då den så kallade Keplers stjärna exploderade.
Forskare lade tidigt fram två hypoteser kring vad som återstod av stjärnan. Antingen bildades ett svart hål, eller så bildades en neutronstjärna. Två scenarion som medför svårigheter att studera observationellt. Tack vare sitt, med astronomiska mått mätt, korta avstånd från jorden skulle forskarna komma att finkamma SN 1987A i jakt efter svar på frågan.
Den 13 sekunder långa neutrinopuls som observerades 1987 gav indikationer på att en neutronstjärna bildats, men detta räckte inte för att bevisa hypotesen. Under de följande decennierna skulle astronomer komma att försöka se igenom det stoft som skymde sikten i supernovans mitt.
År 2019 kunde ett forskarlag under ledning av Mikako Matsuura vid Cardiffs universitet påvisa förekomsten av varm, ihopklumpad materia i supernovans centrum, men resultaten var inte tillräckliga för att kunna avgöra frågan, berättar hon för Science.
Nu har avgörande bevis kommit, meddelar Stockholms universitet i ett pressmeddelande. Genombrottet kom när Claes Fransson, professor vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet och Oskar Klein Centre, och hans internationella forskarlag med hjälp av James Webb-teleskopet (JWST) blickade in i centrum av SN 1987A.
I området kunde forskarna observera strålning från joniserat argon, något som bäst förklaras genom att gasen utsätts för mycket energirik joniserande strålning från en neutronstjärna eller en pulsar. De nya rönen publicerades den 22 februari i tidskriften Science.
Observationerna kompletterar varandra, menar Claes Fransson som vi når över mejl. ”Slutsatsen från neutrinoobservationerna är baserad på teoretiska simuleringar av explosionen, medan våra är mer direkta, även om vi också baserar tolkningen av dessa linjer på teoretiska modeller, men helt annorlunda än explosionsmodellerna”, förklarar han.
Mätningarna på SN 1987A genomfördes den 16 juli 2022, vilket gör supernovaresten till ett av de första objekt som studerats med JWST, skriver ESA. Genom att utnyttja instrumenten MIRI och NIRSpec kunde forskarna studera spektrallinjer från joniserat argon och svavel. Det var främst den mycket starka argonlinjen som kom att avslöja neutronstjärnan.
Redan 1992 visade Roger Chevalier vid University of Virginia och Claes Fransson hur den bakomliggande mekanismen kan fungera, där mycket energirik röntgen- och ultraviolett strålning som sänds ut från en pulsar joniserar den kringliggande gasen.
I den nya studien bygger Fransson och hans forskarlag vidare på modellen, och de kan nu visa att observationerna stämmer väl överens med två scenarier. I det första scenariot sänds strålningen ut av en avsvalnande neutronstjärna; i det andra av en mycket snabbt roterande neutronstjärna, en så kallad pulsar.
Och det är denna fråga som nu kvarstår att lösa.
”Framförallt gäller det vilken typ av neutronstjärna som ger upphov till den joniserande strålningen. En lik krabbpulsaren med mycket starkt magnetfält och kort rotationsperiod eller en lik den i Cassiopeia A med svagt magnetfält och långsammare rotation”, förklarar Fransson, och syftar på två andra kända supernovarester.
Vad väntar då framöver? Claes Fransson utesluter inte att andra supernovor kan bli föremål för observationer med JWST.
”Det är mycket möjligt men svårare då skillnaden är minst en faktor 10,000 i flux”, säger han. ”Det förutsätter därför en mycket starkare källa i centrum. Men värt att försöka!”
Forskarlaget kommer även att fortsatt hålla ett öga på SN 1987A, berättar Fransson. ”Vi har redan fått nya observationer med JWST som är snäppet bättre. Vi har bara hunnit kasta ett snabbt öga på dem, men de ser lovade ut. Vi har också observationer med Hubbleteleskopet om någon månad, liksom med markbaserade teleskop.”
En omfattande beskrivning av supernovan skriven av Josefin Larsson, professor vid KTH samt Oskar Klein Centre samt medförfattare till den nya studien, kan du läsa i tredje numret av Populär Astronomi 2017.
