Nel 1572, L'astronomo danese Tycho Brahe è stato tra coloro che hanno notato un nuovo oggetto luminoso nella costellazione di Cassiopea. Aggiungendo benzina al fuoco intellettuale che Copernico ha acceso, Tycho ha mostrato che questa "nuova stella" era ben oltre la Luna, e che era possibile che l'Universo al di là del Sole e dei pianeti cambiasse.

Gli astronomi ora sanno che la nuova stella di Tycho non era affatto nuova. Piuttosto ha segnalato la morte di una stella in una supernova, un'esplosione così brillante da poter eclissare la luce di un'intera galassia. Questa particolare supernova era di tipo Ia, che si verifica quando una nana bianca estrae materiale da, o si fonde con, una stella compagna vicina finché non viene attivata un'esplosione violenta. La stella nana bianca è cancellata, mandando i suoi detriti nello spazio.

Come per molti resti di supernova, il resto di supernova di Tycho, come è noto oggi (o "Tycho, " in breve), brilla alla luce dei raggi X perché le onde d'urto, simili ai boom sonici degli aerei supersonici, generate dall'esplosione stellare riscaldano i detriti stellari fino a milioni di gradi. Nei suoi due decenni di attività, L'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA ha catturato immagini a raggi X senza precedenti di molti resti di supernova.

Chandra rivela uno schema intrigante di ciuffi luminosi e aree più deboli in Tycho. Cosa ha causato questo groviglio di nodi all'indomani di questa esplosione? L'esplosione stessa ha causato questo grumoso, o è successo dopo?

Quest'ultima immagine di Tycho di Chandra fornisce indizi. Per enfatizzare i grumi nell'immagine e la natura tridimensionale di Tycho, gli scienziati hanno selezionato due gamme ristrette di energie dei raggi X per isolare il materiale (silicio, colorato di rosso) allontanandosi dalla Terra, e avanzando verso di noi (anche silicio, colorato di blu). Gli altri colori dell'immagine (giallo, verde, blu verde, arancione e viola) mostrano una vasta gamma di energie ed elementi diversi, e una miscela di direzioni di movimento. In questa nuova immagine composita, I dati a raggi X di Chandra sono stati combinati con un'immagine ottica delle stelle nello stesso campo visivo del Digitized Sky Survey.

Confrontando l'immagine Chandra di Tycho con due diverse simulazioni al computer, i ricercatori sono stati in grado di testare le loro idee rispetto a dati reali. Una delle simulazioni è iniziata con detriti agglomerati dall'esplosione. L'altro è iniziato con detriti lisci dall'esplosione e poi l'aggregazione è apparsa in seguito mentre il resto della supernova si è evoluto e piccole irregolarità sono state ingrandite.

È stata quindi utilizzata un'analisi statistica utilizzando una tecnica sensibile al numero e alle dimensioni di grumi e fori nelle immagini. Confrontando i risultati per Chandra e le immagini simulate, gli scienziati hanno scoperto che il resto della supernova di Tycho assomiglia molto a uno scenario in cui i grumi provenivano dall'esplosione stessa. Mentre gli scienziati non sono sicuri di come, una possibilità è che l'esplosione della stella abbia avuto più punti di accensione, come candelotti di dinamite che vengono fatti esplodere contemporaneamente in luoghi diversi.

Comprendere i dettagli di come queste stelle esplodono è importante perché può migliorare l'affidabilità dell'uso delle "candele standard" delle supernove di tipo Ia, ovvero, oggetti con luminosità intrinseca nota, che gli scienziati possono utilizzare per determinare la loro distanza. Questo è molto importante per studiare l'espansione dell'universo. Queste supernove cospargono anche elementi come ferro e silicio, che sono essenziali per la vita come la conosciamo, nella prossima generazione di stelle e pianeti.

Un documento che descrive questi risultati è apparso il 10 luglio, Numero 2019 di The Giornale Astrofisico ed è disponibile online. Gli autori sono Toshiki Sato (RIKEN in Saitama, Giappone, e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland), John (Jack) Hughes (Università Rutgers di Piscataway, New Jersey), Brian Williams, (Centro di volo spaziale Goddard della NASA), e Mikio Morii (Istituto di matematica statistica di Tokyo, Giappone).

Un'altra squadra di astronomi, guidato da Gilles Ferrand di RIKEN a Saitama, Giappone, ha costruito i propri modelli computerizzati tridimensionali di un residuo di supernova di tipo Ia mentre cambia nel tempo. Il loro lavoro mostra che sono necessarie asimmetrie iniziali nell'esplosione simulata della supernova in modo che il modello del residuo di supernova che ne consegue assomigli da vicino all'immagine di Chandra di Tycho, a un'età simile. Questa conclusione è simile a quella fatta da Sato e dal suo team.

Un articolo che descrive i risultati di Ferrand e coautori è apparso il 1 giugno, Numero 2019 di The Giornale Astrofisico ed è disponibile online.