Этот знаменитый остаток сверхновой скрывает тайну
Когда массивные звезды достигают конца своего существования и взрываются сверхновыми, они могут оставить после себя в космосе огромные структуры, называемые остатками сверхновых. Они часто являются любимыми объектами астрономов из-за их красивых и своеобразных форм. В их число входит знаменитый остаток SN 1987A , изображение которого было получено в прошлом году космическим телескопом Джеймса Уэбба. Теперь астрономы с помощью Уэбба присмотрелись к этому остатку и обнаружили внутри нечто особенное.
Сверхновая SN 1987A впервые наблюдалась в 1987 году (отсюда и ее название) и была достаточно яркой, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом, что делает ее чрезвычайно молодой по астрономическим стандартам. Звезды живут миллионы или даже миллиарды лет, поэтому наблюдать за тем, как заканчивается их жизнь, в реальном времени — настоящее научное удовольствие. Когда эта звезда умерла, она создала своего рода сверхновую, называемую коллапсом ядра или Типом II, при которой в сердце звезды заканчивается топливо, что приводит к внезапному и сильному коллапсу. Этот коллапс настолько силен, что материал отскакивает и выбрасывается в результате взрыва, развивающегося на скорости до четверти скорости света.
Предполагается, что этот процесс оставляет после себя небольшое, чрезвычайно плотное ядро, которое может быть либо нейтронной звездой, либо черной дырой. Эта теория широко распространена, но ученые никогда не наблюдали, чтобы это действительно происходило после вспышки сверхновой — до сих пор. Когда исследователи включили инструменты Уэбба на SN 1987a, они увидели свидетельства присутствия нейтронной звезды, расположенной в центре остатка.
«Из теоретических моделей SN 1987A 10-секундный всплеск нейтрино, наблюдаемый непосредственно перед сверхновой, предполагает, что в результате взрыва образовалась нейтронная звезда или черная дыра. Но мы не наблюдали каких-либо убедительных признаков такого новорожденного объекта в результате взрыва сверхновой», — пояснил в своем заявлении ведущий исследователь Клаас Франссон из Стокгольмского университета. «Благодаря этой обсерватории мы теперь нашли прямые доказательства излучения, вызванного новорожденным компактным объектом, скорее всего, нейтронной звездой».
Чтобы обнаружить эти признаки нейтронной звезды, потребовалось более 30 лет наблюдения за остатком, поскольку для наблюдений требовались чрезвычайно чувствительные инструменты. Остаток был одним из первых объектов, наблюдаемых Уэббом, когда в июле 2022 года он начал научную деятельность, включающую использование инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI). MIRI имеет особый режим, называемый спектрографом среднего разрешения (MRS), который позволяет ему видеть ионизированный аргон и другие ионизированные элементы, создаваемые фотографиями очень высокой энергии.
«Было ясно, что для создания этих ионов, которые мы наблюдали в выбросах, в центре остатка SN 1987A должен быть источник высокоэнергетического излучения», — объяснил Франссон. «В статье мы обсуждаем различные возможности и обнаруживаем, что вероятны лишь несколько сценариев, и все они связаны с рождением нейтронной звезды».
Объединив данные MIRI с аналогичными показаниями прибора ближнего инфракрасного спектрографа (NIRSpec), исследователи получили первое прямое свидетельство формирования нейтронной звезды из коллапса ядра сверхновой, что приближает нас на один шаг к пониманию драматических жизненных циклов звезды.
Исследование опубликовано в журнале Science .