Webb maakt verbluffende opname van Cassiopeia A
Objecten in de ruimte onthullen verschillende aspecten van hun samenstelling en gedrag bij verschillende golflengtes van licht. Cassiopeia A, een supernovarestant, is over het hele golflengtespectrum een van de meest bestudeerde objecten in ons sterrenstelsel. Er zijn echter nog steeds geheimen verborgen in de verscheurde restanten van de ster. De nieuwste worden ontgrendeld door het Near-Infrared Camera (NIRCam)-instrument aan boord van de James Webb Space Telescope.
Cassiopeia A bevindt zich op een afstand van ongeveer 11.000 lichtjaar van de Aarde in de richting van het sterrenbeeld Cassiopeia. De supernovarestant is ook bekend als Cas A, SNR G111.7-02.1 en NRAO 711 en heeft een doorsnede van ongeveer 10 lichtjaar.
Toen de oorspronkelijke ster geen brandstof meer had stortte hij onder zijn eigen zwaartekracht in en ontplofte als een supernova waardoor hij mogelijk korte tijd een van de helderste objecten aan de hemel werd.
Hoewel astronomen denken dat dit omstreeks 1680 moet zijn gebeurd, zijn er geen verifieerbare historische gegevens die dit bevestigen.
Cassiopeia A is een van de best bestudeerde supernovarestanten in het heelal. In de loop der jaren hebben observatoria op de grond en de Hubble Space Telescope gezamenlijk een beeld van de verscheurde overblijfselen van het objecten op meerdere golflengtes verzameld.
Astronomen zijn nu echter een nieuw tijdperk ingegaan in het bestuderen van Cassiopeia A. In april 2023 begon het MIRI-instrument van de Webb Space Telescope dit verhaal, waarbij nieuwe en onverwachte kenmerken binnen de binnenste schil van de supernovarestant werden onthuld.
Maar veel van deze kenmerken zijn onzichtbaar in de nieuwe NIRCam-opname en astronomen onderzoeken waarom dit zo is.
“Infraroodlicht is onzichtbaar voor onze ogen, dus beeldprocessoren en wetenschappers vertegenwoordigen deze golflengtes van licht met zichtbare kleuren”, aldus Webb-astronomen.
“In deze nieuwste afbeelding van Cassiopeia A zijn kleuren toegewezen aan de verschillende filters van NIRCam, en elk van deze kleuren verwijst naar verschillende activiteiten die plaatsvinden in het object.”
Op het eerste gezicht lijkt het NIRCam-beeld minder kleurrijk dan het MIRI-beeld. Dit betekent echter niet dat er minder informatie is: het komt simpelweg neer op de golflengtes waarin het materiaal in het object zijn licht uitstraalt.”
De meest opvallende kleuren in de nieuwste afbeelding zijn de bosjes helder oranje en lichtroze die de binnenste schil van de supernovarestant vormen. Webbs haarscherpe beeld kan de kleinste gasknopen, bestaande uit zwavel, zuurstof, neon en argon, van de ster zelf detecteren.
Ingebed in dit gas zit een mengsel van stof en moleculen, dat uiteindelijk zal worden opgenomen in nieuwe sterren en planetaire systemen.
Sommige filamenten van puin zijn te klein om te worden opgelost, zelfs door Webb, wat betekent dat ze een diameter hebben van minder dan 16 miljard kilometer (ongeveer 100 Astronomische Eenheden).”
Ter vergelijking: Cassiopeia A beslaat 10 lichtjaar oftewel ongeveer 96 biljoen kilometer.
Als de nieuwe nabij-infraroodbeelden van Cassiopeia A worden vergeleken met het midden-infraroodbeeld dan zijn de binnenste holte en de buitenste schil merkwaardig verstoken van kleur.
De buitenranden van de belangrijkste binnenste schil, die er op de MIRI-opname diep oranje en rood uitzagen, zien er nu uit als rook van een kampvuur, aldus de Webb-astronomen.
Dit gebied markeert waar de explosiegolf van de supernova in het omringende materiaal ramt. Het stof in het omringende materiaal is te koud om direct te worden gedetecteerd op nabij-infrarode golflengtes maar licht wel op in het midden-infrarood.
Volgens de astronomen is de witte kleur het licht van synchrotronstraling, dat wordt uitgezonden over het hele elektromagnetische spectrum, inclusief het nabij-infrarood.
Het wordt gegenereerd door geladen deeltjes die met extreem hoge snelheden rond magnetische veldlijnen bewegen.
Synchrotronstraling is ook zichtbaar in de bubbelachtige omhulsel inde onderste helft van de binnenholte.
Ook niet te zien in het nabij-infrarood beeld is de lus van groen licht in de centrale holte van Cassiopeia A, die gloeide in midden-infrarood licht, door de onderzoekers het Groene Monster genoemd.
“Hoewel het “groen” van het groene Monster niet zichtbaar is in NIRCAM kan wat er in het nabij-infrarood in die regio overblijft inzicht geven in het mysterieuze kenmerk”, aldus de onderzoekers.
De ronde gaten die zichtbaar zijn in het MIRI-beeld zijn vaag omlijnd in witte en paarse emissie in het NIRCam-beeld – dit vertegenwoordigt geïoniseerd gas.
De auteurs denken dat dit te wijten is aan het supernova-puin dat erdoorheen dringt en het gas vormt dat de ster heeft achtergelaten voordat deze explodeerde.
De wetenschappers waren ook absoluut verbijsterd door een fascinerend kenmerk in de rechteronderhoek van het gezichtsveld van NIRCam.
Ze noemen die grote, gestreepte klodder Baby Cas A – omdat hij lijkt op een nakomeling van de belangrijkste supernova. Het is een lichtecho. Licht van de lang geleden geëxplodeerde ster heeft ver weggelegen stof bereikt en dit opgewarmd. Tijdens het afkoelen gloeit dit gas nog na.
De complexiteit van het stofpatroon en de schijnbare nabijheid van Baby Cas A tot Cassiopeia A zelf zijn volgens de onderzoekers bijzonder intrigerend. In werkelijkheid bevindt baby Cas A zich ongeveer 170 lichtjaar achter de supernovarestant.
Er zijn ook verschillende andere, kleinere lichtecho’s verspreid over Webb nieuwe portret zichtbaar.
Het persbericht van de Webb Space Telescope met de foto’s in volledige resolutie is hier te vinden.
Eerste publicatie: 12 december 2023
Bron: NSSA/ESA/sci-news
