Η παρατήρηση των supernova σε διαφορετικές περιοχές του Ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Από μια εκπαιδευτική σελίδα της NASA 15-Μαίου-2001

Ολόκληρη η περιοχή των ενεργειών του φωτός, συμπεριλαμβανομένου του φωτός που μπορούμε να δούμε και να μη δούμε, καλείται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Περιλαμβάνει, από την υψηλότερη ενέργεια έως την χαμηλότερη: ακτίνες γάμμα, ακτίνες X, υπεριώδεις, οπτικές, υπέρυθρες, μικροκύματα, και ραδιο-κύματα.

Επειδή τα αστρονομικά αντικείμενα εκπέμπουν το φως σε διαφορετικές ενέργειες του φωτός, πρέπει να γίνουν πολλαπλάσιες παρατηρήσεις αυτών των αντικειμένων στα διάφορα μήκη. Τα υπόλοιπα (remnants) σουπερνοβών μπορούν να εκπέμψουν στο ορατό φως, στο υπεριώδες φως, στα ραδιο-κύματα και στις ακτίνες X. Και κάθε παρατήρηση ενός υπολοίπου σουπερνοβών μπορεί να μας δώσει διαφορετικές πληροφορίες για αυτό.

Για παράδειγμα ας εξετάσουμε το Crab Nebula (Νεφέλωμα του Καρκίνου). Eίναι μοναδικό δεδομένου ότι περιέχεται σε αυτό μόνο ένα pulsar από τα λίγα που είναι αισθητά σε τόσες πολλές διαφορετικές Η/Μ ενέργειες.

Η δημιουργία του Crab Nebula βεβαιώθηκε τον Ιούλιο του 1054 μ.Χ. , όταν κατέγραψαν χωριστά οι κινέζοι αστρονόμοι και τα μέλη της γηγενούς Αμερικανικής φυλής Anasazi την εμφάνιση ενός νέου αστεριού. Αν και ήταν ορατό για μόνο μερικούς μήνες, ήταν αρκετά φωτεινό ώστε να φανεί ακόμη και κατά τη διάρκεια της ημέρας! Στο 19ο αιώνα, ο Γάλλος κυνηγός κομητών Charles Messier κατέγραψε μια συγκεχυμένη σφαίρα του φωτός κοντά τον αστερισμό Τaurus. Αυτή η συγκεχυμένη σφαίρα βγήκε να μην είναι τελικά ένας κομήτης, αλλά τα υπολείμματα ενός ογκώδους αστεριού ο του οποίου εκρηκτικός θάνατος ήταν βεβαιωμένος αιώνες πριν από τους Κινέζους και τους Anasazi.
Σττην καρδιά του νεφελώματος του Καρκίνου, που έχει διάμετρο 13 έτη φωτός,  απέχει από μας 6.500 έτη φωτός, και διαστέλλεται με ταχύτητα 3.000 km/sec, βρίσκεται ο Pulsar που θα εξετάσουμε το φάσμα του, και ο οποίος κάνει 30 στροφές το δευτερόλεπτο ενώ το οπτικό του φάσμα έχει βρεθεί πως πάλλεται με την ίδια συχνότητα όπως και το ραδιοφωνικό του.

Οι επιστήμονες θεωρούν τώρα ότι το Νεφέλωμα Καρκίνου είναι τα υπολείμματα ενός αστεριού που υπέστη μια έκρηξη σουπερνόβα. Ο πυρήνας του αστεριού κατέρρευσε και διαμόρφωσε ένα γρήγορα περιστρεφόμενο, μαγνητικό αστέρι νετρονίων, απελευθερώνοντας ενέργεια επαρκή για να ανατινάξει τα στρώματα επιφάνειας του αστεριού στο διάστημα με την  δύναμη των 10²⁸  βομβών του ενός μεγατόνου ή εκατό εκατομμύρια πυρηνικές κεφαλές. Φωλιάζοντας στο νεφελώδες νέφος των αερίων, το περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων, ή pulsar, συνεχίζει να παραγάγει παλμούς όμοιους με στροβοσκοπικές λάμψεις που μπορούν να παρατηρηθούν στις ραδιοσυχνότητες, οπτικές συχνότητες, και ενέργειες των ακτίνων X. Το Νεφέλωμα Καρκίνου ήταν μια από τις πρώτες πηγές ακτίνων X που προσδιορίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '60 όταν έγιναν οι πρώτες παρατηρήσεις της αστρονομίας των ακτίνων X .

Στα ράδιο μήκη κύματος (με μήκη κύματος 100-10.000 cm), το νεφέλωμα Καρκίνου, που φαίνεται στα αριστερά, εμφανίζει δύο διακριτικά φυσικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα. Οι νεφελώδεις περιοχές κρύβουν ράδιο εκπομπή που προέρχεται από τα απεριόριστα ηλεκτρόνια που κινούνται σπειροειδώς γύρω στο εσωτερικό του νεφελώματος. Το pulsar στην καρδιά του νεφελώματος Καρκίνου παράγει παλμούς στις ραδιοσυχνότητες κατά προσέγγιση 60 φορές το δευτερόλεπτο. Σε αυτήν την εικόνα, οι λάμψεις του pulsar είναι θολωμένες μαζί (δεδομένου ότι η εικόνα "εκτέθηκε" για πολύ περισσότερο χρονικό διάστημα από το 1/60 sec)  και εμφανίζεται ως ένα φωτεινό άσπρο σημείο κοντά στο μέσον του νεφελώματος.

Στα οπτικά μήκη κύματος, ένας ιστός των ινών στις εξωτερικές άκρε; του νεφελώματος και ένας γαλαζωπός πυρήνας γίνονται εμφανείς. Ο μπλε πυρήνας είναι από τα ηλεκτρόνια μέσα το νεφέλωμα που εκτρέπονται και επιταχυνόμενα από το μαγνητικό πεδίο του κεντρικού αστέρος νετρονίων. Οι ίνες που περιβάλλουν τις άκρες του νεφελώματος είναι τα υπολείμματα (remnants) των αρχικών εξωτερικών στρωμάτων του αστεριού.

Στις υπεριώδεις ακτίνες (ή UV) το νεφέλωμα είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από ό,τι φαινόταν στις ακτίνες X. Τα πιό ψυχρά ηλεκτρόνια (υπεύθυνα για την UV εκπομπή) επεκτείνονται έξω και πέρα από τα θερμά ηλεκτρόνια κοντά στο κεντρικό pulsar. Αυτό υποστηρίζει τη θεωρία ότι το κεντρικό pulsar είναι υπεύθυνο για την ενεργοποίηση των ηλεκτρονίων.

Οι παρατηρήσεις   των ακτίνων-X, αποκαλύπτουν έναν συμπυκνωμένο πυρήνα κοντά στο κεντρικό pulsar, το οποίο είναι η φωτεινή κουκίδα, ορατή ελαφρώς αριστερά και κάτω από το κέντρο στην εικόνα στη δεξιά εικόνα. Το νεφέλωμα Καρκίνου εμφανίζεται μικρότερο και περισσότερο συμπυκνωμένο στις ακτίνες X, επειδή τα ηλεκτρόνια που είναι πρωτίστως αρμόδια για την εκπομπή των ακτίνων-X, υπάρχουν μόνο κοντά στο κεντρικό pulsar. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι το ισχυρό μαγνητικό πεδίο κοντά την επιφάνεια του αστεριού νετρονίων "θερμαίνει" τα ηλεκτρόνια σε αυτό και ότι αυτά τα" καυτά" ηλεκτρόνια είναι αρμόδια για την εκπομπή των ακτίνων X.

Pulsar

Τα pulsars θεωρούνται πως είναι αστέρες νετρονίων  και πρωτοανακαλύφθηκαν το 1967, από μια ομάδα Άγγλων αστρονόμων με επικεφαλής τον A.Hewish (που πήρε το Nobel το 1974). Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί πάνω από 300 pulsars, που ανήκουν όλοι στον Γαλαξία μας. Οι πιό ονομαστοί είναι του Νεφελώματος του Καρκίνου, του Taylor και ο ταχύς palsar του PSR 1937+214.

Οι πάλσαρ είναι όμως αστέρες νετρονίων. Οι αστέρες που έχουν μάζες μεγαλύτερες του δικού μας ήλιου (όριο Chandrasekhar 2.5 μάζες του Ήλιου), όταν εξαντλούν τα πυρηνικά τους καύσιμα, δεν τελειώνουν τη ζωή τους σαν λευκοί νάνοι (σαν τον δικό μας Ήλιο), αλλά η συρρίκνωση συνεχίζεται μέχρις ότου οι πυρήνες έλθουν σε επαφή μεταξύ τους. Τα ηλεκτρόνια τότε εξωθούνται μέσα στους πυρήνες, όπου αντιδρούν με τα πρωτόνια και σχηματίζουν νετρόνια και νετρίνα (p+e-->n+ν).
Τα άστρα τότε αποτελούνται μόνο από νετρόνια (για αυτό και το όνομα τους) γιατί τα νετρίνα διαφεύγουν στο διάστημα. Στην επιφάνεια τους όμως υπάρχουν φορτισμένα σωματίδια.