Po prvi put astronomi su kombinirali podatke iz NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra i svemirskog teleskopa James Webb kako bi proučili dobro poznate ostatke supernove Kasiopeje A (Cas A). Kako je opisano u njihovom najnovijem priopćenju za medije, ovaj rad je pomogao objasniti neobičnu strukturu krhotina uništene zvijezde nazvane “Zeleno čudovište”, prvi put otkrivenu u podacima Webba u travnju 2023. Istraživanje je također otkrilo nove detalje o eksploziji koja je stvorila Cas A prije otprilike 340 godina, s perspektive Zemlje.
Nova kompozitna slika sadrži rendgenske zrake iz Chandre (plavo), infracrvene podatke iz Webba (crveno, zeleno, plavo) i optičke podatke iz Hubblea (crveno i bijelo). Vanjski dijelovi slike također uključuju infracrvene podatke iz NASA-inog svemirskog teleskopa Spitzer (crveno, zeleno i plavo). Konture Zelenog čudovišta mogu se vidjeti na drugoj slici karusela.
Podaci Chandre otkrivaju vrući plin, uglavnom iz krhotina supernove s uništene zvijezde, uključujući elemente kao što su silicij i željezo. U vanjskim dijelovima Cas A, šireći se udarni val sudara s okolnim plinom koji je zvijezda izbacila prije eksplozije. Rendgenske zrake proizvode energetski nabijeni elektroni koji se spiralno kreću oko linija magnetskog polja u udarnom valu. Ovi elektroni svijetle kao tanki lukovi u vanjskim područjima Cas A i u nekim dijelovima unutrašnjosti. Webb ističe infracrveno zračenje prašine koja se zagrijava jer je uklopljena u vrući plin kojeg vidi Chandra, kao i iz puno hladnijih krhotina supernove. Podaci Hubblea prikazuju zvijezde u tom području.
Zasebna grafika prikazuje Chandra sliku u boji, gdje crvena označava željezo i magnezij pri niskim energijama rendgenskih zraka, zelena označava silicij pri srednjim energijama rendgenskih zraka, a plava predstavlja rendgenske zrake najveće energije, od elektrona koji se spiralno kreću oko linija magnetskog polja. Na slici su označeni obrisi Zelenog čudovišta, kao i lokacije eksplozivnog vala i krhotina bogatih silicijem i željezom.
Detaljna analiza istraživača otkrila je da vlakna u vanjskom dijelu Cas A, iz udarnog vala, vrlo sliče svojstvima X-zraka Zelenog čudovišta, uključujući manju količinu željeza i silicija u usporedbi s krhotinama supernove. Ovo tumačenje je vidljivo iz Chandrine slike u boji, koja pokazuje da se boje unutar Zelenog čudovišta bolje podudaraju s bojama udarnog vala, nego s bojama krhotina bogatih željezom i silicijem. Autori zaključuju da je Zeleno čudovište nastalo udarnim valom eksplodirane zvijezde koji je udario u okolni materijal, potvrđujući ranije pretpostavke temeljene samo na Webbovim podacima.
Chandra vidi ostatke od eksplozije jer su udarni valovi zagrijani na desetke milijuna stupnjeva, slično zvučnim udarima iz nadzvučnog aviona. Webb može vidjeti materijal koji nije bio pod utjecajem udarnih valova, ono što se može nazvati “netaknutim” krhotinama.
Za dodatno istraživanje eksplozije supernove, tim je usporedio Webbov pogled na netaknute krhotine s rendgenskim kartama radioaktivnih elemenata stvorenih u supernovi. Koristili su podatke NASA-inog Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) za mapiranje radioaktivnog titana – koji je još uvijek vidljiv – i Chandra za mapiranje lokacija željeza, kako bi se odredilo gdje se nalazio radioaktivni nikal. Radioaktivni nikl se raspada u željezo. Dodatna slika prikazuje ostatke bogate željezom (koji prate gdje se nalazio radioaktivni nikal) zelenom bojom, radioaktivni titan plavom bojom, a netaknute ostatke narančastom i žutom bojom.
Vlakna netaknutih krhotina blizu središta Cas A, koja su vidljiva pomoću Webb teleskopa, povezana su sa željezom koje se vidi s Chandrom dalje od središta. Radioaktivni titan je vidljiv tamo gdje su netaknuti ostaci relativno slabi.
Ove usporedbe sugeriraju da je radioaktivni materijal, vidljiv na rendgenskim zrakama, pomogao oblikovati netaknute krhotine blizu središta ostataka koje je vidio Webb, stvarajući šupljine. Smatra se da su fine strukture u netaknutim krhotinama najvjerojatnije nastale kada su se unutarnji slojevi zvijezde nasilno pomiješali s vrućom, radioaktivnom materijom koja je nastala tijekom kolapsa jezgre zvijezde pod utjecajem gravitacije.
Ove rezultate je predstavio Dan Milisavljević s Purdue University na 243. sastanku Američkog astronomskog društva u New Orleansu. Oni su detaljnije opisani u dva rada predana časopisu Astrophysical Journal Letters. Prvi rad, kojeg je vodio Milisavljević, fokusiran je na rezultate Webb teleskopa, a drugi, kojeg je vodio Jacco Vink sa Sveučilišta u Amsterdamu, fokusiran je na rezultate Chandre. Koautori Vinkovog rada su Manan Agarwal (Sveučilište u Amsterdamu, Nizozemska), Patrick Slane (Centar za astrofiziku | Harvard & Smithsonian – CfA), Ilse De Looze (Sveučilište Ghent, Belgija), Dan Milisavljević, Daniel Patnaude (CfA), Paul Plucinsky (CfA) i Tea Temin (Sveučilište Princeton). U pripremi su i srodni radovi ostalih članova istraživačkog tima.
X-ray centar Chandra Astrophysical Observatorija Smithsonian, koji nadzire znanstvene operacije, nalazi se u Cambridgeu, Massachusetts, dok se operacije leta upravljaju iz Burlingtona, Massachusetts. Chandra opservatorij je ključan alat u astronomska istraživanja, pružajući dragocjene rendgenske slike i podatke.
Svemirski teleskop James Webb predstavlja vodeći svjetski opservatorij za svemirsku znanost. Ovaj izuzetni teleskop ima zadatak rješavanja misterija u našem Sunčevom sustavu, proučavanja udaljenih svjetova oko drugih zvijezda, te istraživanja misterioznih struktura i porijekla svemira, kao i našeg mjesta u njemu. Webb je međunarodni projekt koji predvodi NASA u suradnji sa svojim partnerima, Europskom svemirskom agencijom (ESA) i Kanadskom svemirskom agencijom.
Misija Small Explorer, koju vodi California Institute of Technology (Caltech) i koju upravlja NASA-in Jet Propulsion Laboratory (JPL), je dio NASA-ine direkcije za znanstvene misije sa sjedištem u Washingtonu. NuSTAR, dio ove misije, razvijen je u partnerstvu s Danskim tehničkim sveučilištem i Talijanskom svemirskom agencijom (ASI). Letjelicu je izgradila tvrtka Orbital Sciences Corporation u Dullesu, Virginia. Operativni centar misije NuSTAR smješten je na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu, dok se službena arhiva podataka nalazi u NASA-inom istraživačkom centru za arhivu znanosti o astrofizici visoke energije u Goddard Space Flight Centru u Greenbeltu, Maryland. ASI pruža podršku kroz zemaljsku stanicu misije i arhivu zrcalnih podataka. Caltech upravlja JPL-om za račun NASA-e.
