Konsep seorang seniman tentang sisa supernova yang disebut Pa 30—sisa sisa ledakan supernova yang disaksikan dari Bumi pada tahun 1181. Filamen belerang yang tidak biasa menonjol di balik cangkang berdebu dari material yang dikeluarkan. Sisa-sisa bintang asli yang meledak, sekarang menjadi bintang panas yang mungkin mendingin menjadi katai putih, terlihat di tengah sisa tersebut. Keck Cosmic Web Imager (KCWI) di Observatorium WM Keck di Hawai'i telah memetakan filamen aneh dalam 3-D dan menunjukkan bahwa mereka terbang keluar dengan kecepatan sekitar 1.000 kilometer per detik. (Kredit: Observatorium WM Keck/Adam Makarenko)
CAMBRIDGE, Massa.— Pada tahun 1181 M, astronom Tiongkok dan Jepang mencatat sebuah bintang baru misterius muncul di langit malam – sebuah “bintang tamu” yang bersinar terang selama sekitar 185 hari sebelum menghilang. Kini, lebih dari 840 tahun kemudian, para ilmuwan telah menciptakan peta 3D rinci pertama dari puing-puing ledakan bintang kuno ini, mengungkapkan rincian baru yang menarik tentang salah satu jenis supernova paling langka yang pernah ditemukan.
Sisa ledakan kosmik ini, yang dikenal sebagai Pa 30, tidak seperti sisa supernova lainnya yang ditemukan para astronom. Alih-alih struktur keruh seperti gelembung pada umumnya, Pa 30 menampilkan filamen radial mencolok yang membentang keluar dari pusatnya seperti jari-jari pada roda. Di jantungnya terdapat bintang yang sangat panas dengan suhu permukaan mencapai 200.000 Kelvin, hampir 35 kali lebih panas dari Matahari kita.
Dengan menggunakan Keck Cosmic Web Imager yang ada di teleskop Keck II Hawaii, para peneliti kini telah memetakan struktur tiga dimensi yang kompleks dan gerakan filamen yang tidak biasa ini. Temuan mereka, dipublikasikan di Surat Jurnal Astrofisikamengonfirmasi bahwa Pa 30 memang merupakan sisa supernova tahun 1181 dan memberikan wawasan baru tentang bagaimana ledakan bintang jenis langka ini terjadi. Alih-alih menghancurkan bintang sepenuhnya, kemungkinan besar ini adalah supernova “gagal” yang meninggalkan inti bintang yang masih hidup.
Pengamatan tim mengungkapkan bahwa filamen bercahaya mengembang ke arah luar dengan kecepatan sekitar 1.000 kilometer per detik (lebih dari 2 juta mil per jam). Dengan melacak kecepatan dan posisi ini, mereka dapat secara efektif “memundurkan” ekspansi ke masa lalu. Perhitungan mereka menunjukkan bahwa semua material tersebut berasal dari satu ledakan yang terjadi sekitar tahun 1181 M – sangat cocok dengan catatan sejarah.
“Ini berarti material yang dikeluarkan belum diperlambat atau dipercepat sejak ledakan,” kata penulis utama Tim Cunningham, Anggota Hubble NASA di Pusat Astrofisika, Harvard & Smithsonian, dalam sebuah pernyataan. “Jadi, dari kecepatan yang diukur, melihat ke masa lalu memungkinkan kami menentukan dengan tepat ledakan tersebut terjadi pada tahun 1181.”
![Panel bawah: gambar pita sempit diperoleh dari menumpuk semua kubus saluran merah KCWI dan mengintegrasikan pada rentang panjang gelombang 6680–6750 Å, mencakup pergeseran biru dan merah maksimal [S ii] fitur emisi. Panel atas: gambar hitam putih menunjukkan [S ii] data pita sempit dari RA Fesen dkk. (2023), diperoleh dengan teleskop Hiltner di Kitt Peak. Ditumpangkan dalam warna oranye dan dengan transparansi besar, kami menampilkan perbandingan gambar merah KCWI yang sama seperti pada panel bawah. Panel yang diperbesar menunjukkan kontur filamen dalam gambar merah KCWI dengan warna merah: filamen yang sama terdeteksi dalam dua gambar, namun gambar merah KCWI lebih dalam, sehingga memungkinkan deteksi fitur yang lebih redup](https://studyfinds.org/wp-content/uploads/2024/10/stellar-explosion.jpg)
Para peneliti juga menemukan rongga besar di tengah sisa, dikelilingi oleh tepi bagian dalam yang tajam tempat dimulainya filamen. Tepian ini sejajar dengan cincin terang yang terlihat pada gambar inframerah, kemungkinan menandai tempat gelombang ledakan berinteraksi dengan material di sekitarnya.
Apa yang membuat supernova ini sangat menarik adalah bahwa ia tampaknya merupakan tipe langka yang dikenal sebagai “Tipe Iax” – sebuah kelas yang baru ditemukan yang menghasilkan ledakan yang jauh lebih lemah dibandingkan supernova biasa. Alih-alih melenyapkan bintang sepenuhnya, ledakan yang gagal ini justru meninggalkan sisa-sisa bintang yang masih bertahan.
Model 3D mereka mengungkapkan beberapa fitur mengejutkan. Sisanya berisi rongga tengah besar yang mengelilingi bintang yang masih hidup, dengan tepi bagian dalam yang tajam tempat dimulainya filamen. Selain itu, material yang dikeluarkan menunjukkan asimetri yang mencolok, dengan sekitar 40% lebih banyak material yang dikeluarkan ke satu arah dibandingkan yang lain, menunjukkan bahwa ledakan awal itu sendiri tidak seimbang.
Kelangsungan hidup bintang pusat memberikan petunjuk penting tentang apa yang terjadi. Para ilmuwan yakin ledakan tersebut dimulai ketika katai putih – sisa-sisa bintang mati yang padat seukuran bumi – mengalami ledakan termonuklir. Namun, tidak seperti supernova pada umumnya yang menghancurkan bintang-bintang tersebut sepenuhnya, ledakan ini gagal menghasilkan energi yang cukup untuk kehancuran total, sehingga meninggalkan “bintang zombie” ultra-panas yang kita lihat sekarang.
“Karakterisasi 3D mendetail pertama kami mengenai kecepatan dan struktur spasial sisa supernova memberi tahu kita banyak hal tentang peristiwa kosmik unik yang diamati nenek moyang kita berabad-abad yang lalu,” simpul rekan penulis Ilaria Caiazzo, asisten profesor di Institut Sains dan Teknologi. Austria. “Tetapi hal ini juga menimbulkan pertanyaan baru dan tantangan baru yang harus dihadapi para astronom selanjutnya.”
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan instrumen khusus yang disebut spektrograf unit medan integral, yang memungkinkan mereka mengumpulkan data spektral terperinci dari banyak titik di seluruh target secara bersamaan. Mereka fokus pada cahaya yang dipancarkan oleh atom belerang terionisasi dalam filamen sisa, yang tampak sebagai sepasang garis spektral yang khas. Dengan mengukur bagaimana garis-garis ini bergeser akibat efek Doppler, mereka dapat menentukan seberapa cepat bagian-bagian sisa bergerak menuju atau menjauhi Bumi. Dikombinasikan dengan posisi filamen di langit, ini memberi mereka struktur 3D penuh dan gerakan sisa-sisanya.
Hasil Utama
Tim menemukan bahwa filamen tersebut mengembang dengan kecepatan antara 500-1.400 kilometer per detik, dengan sebagian besar berkumpul sekitar 1.000 kilometer per detik. Struktur keseluruhannya kira-kira berbentuk bola tetapi memiliki rongga tengah yang besar. Mereka juga menemukan bahwa gerakan filamen hampir sempurna “balistik” – artinya mereka bergerak dengan kecepatan konstan sejak ledakan, dengan sedikit perlambatan akibat interaksi dengan material di sekitarnya.
Keterbatasan Studi
Pengamatan hanya mencakup sekitar 10% dari total sisa, dengan fokus pada irisan radial yang memanjang keluar dari pusat bintang. Meskipun hal ini memberikan informasi penting tentang struktur sisa, gambaran lengkap memerlukan pemetaan seluruh objek. Selain itu, para peneliti mencatat bahwa pengukuran kecepatan mereka memiliki ketidakpastian karena kontaminasi dari garis emisi langit di sebagian kecil titik data mereka.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini memberikan konfirmasi kuat bahwa Pa 30 memang merupakan sisa dari SN 1181 dan menawarkan wawasan baru tentang bagaimana supernova Tipe Iax berevolusi. Gerakan filamen yang hampir balistik menunjukkan bahwa mereka berkembang ke lingkungan dengan kepadatan yang relatif rendah, sementara asimetri pada ejecta mengisyaratkan mekanisme ledakan yang asimetris. Tepi bagian dalam yang tajam dari struktur filamen, yang bertepatan dengan cincin inframerah, dapat menandai lokasi gelombang kejut balik dari ledakan.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh berbagai hibah NASA, termasuk hibah Hubble Fellowship, dan menerima dana dari National Science Foundation. Studi ini memanfaatkan data dari satelit Wide-field Independent Survey Explorer milik NASA dan memanfaatkan paket perangkat lunak Montage, yang didanai oleh NSF. Pengamatan dilakukan menggunakan teleskop Keck II di Hawaii.
