Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба нашел лучшее доказательство излучения нейтронной звезды на месте недавно наблюдавшейся сверхновой. Сверхновая, известная как SN 1987A, представляла собой сверхновую с коллапсом ядра, то есть уплотненные остатки в ее ядре образовали либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Доказательства существования такого компактного объекта давно искались, и хотя косвенные доказательства присутствия нейтронной звезды уже были найдены ранее, это первый случай, когда были обнаружены эффекты высокоэнергетического излучения вероятной молодой нейтронной звезды.
Сверхновые – взрывные последние предсмертные агонии некоторых массивных звезд – вспыхивают в течение нескольких часов, а яркость взрыва достигает пика в течение нескольких месяцев. Остатки взорвавшейся звезды будут продолжать развиваться быстрыми темпами в течение следующих десятилетий, предоставляя астрономам редкую возможность изучить ключевой астрономический процесс в режиме реального времени.
Сверхновая 1987А
Сверхновая SN 1987A произошла на расстоянии 160 000 световых лет от Земли в Большом Магеллановом Облаке. Впервые его наблюдали на Земле в феврале 1987 года, а пик его яркости пришелся на май того же года. Это была первая сверхновая, которую можно было увидеть невооруженным глазом со времен наблюдения сверхновой Кеплером в 1604 году.
Примерно за два часа до первого наблюдения SN 1987A в видимом свете три обсерватории по всему миру зарегистрировали всплеск нейтрино, продолжавшийся всего несколько секунд. Два разных типа наблюдений были связаны с одним и тем же событием сверхновой и предоставили важные доказательства для теории того, как происходит коллапс ядра сверхновых. Эта теория предполагала, что этот тип сверхновой сформирует нейтронную звезду или черную дыру. С тех пор астрономы искали доказательства существования того или иного из этих компактных объектов в центре расширяющегося остаточного материала.
Косвенные доказательства присутствия нейтронной звезды в центре остатка были обнаружены в последние несколько лет, а наблюдения за гораздо более старыми остатками сверхновых, такими как Крабовидная туманность, подтверждают, что нейтронные звезды обнаруживаются во многих остатках сверхновых. Однако до сих пор не наблюдалось никаких прямых свидетельств существования нейтронной звезды после SN 1987A (или любого другого подобного недавнего взрыва сверхновой).
Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил наилучшие доказательства излучения нейтронной звезды на месте хорошо известной и недавно наблюдавшейся сверхновой, известной как SN 1987A. Слева — изображение NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона), выпущенное в 2023 году. На изображении вверху справа показан свет однократно ионизированного аргона (Аргон II), захваченный в режиме спектрографа среднего разрешения (MRS) MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона). На изображении внизу справа показан свет многократно ионизированного аргона, зафиксированный NIRSpec (спектрографом ближнего инфракрасного диапазона). Оба инструмента показывают сильный сигнал из центра остатка сверхновой. Это указало научной группе, что там находится источник высокоэнергетического излучения, скорее всего, нейтронная звезда. НАСА, ЕКА, CSA, STScI, К. Франссон (Стокгольмский университет), М. Мацуура (Кардиффский университет), М. Дж. Барлоу (Университетский колледж Лондона), П. Дж. Кавана (Университет Мейнут), Дж. Ларссон (Королевский технологический институт KTH)
Клаас Франссон из Стокгольмского университета и ведущий автор этого исследования объяснил: «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. С помощью этой обсерватории мы теперь нашли прямые доказательства излучения, вызванного новорожденным компактным объектом, скорее всего, нейтронной звездой».
Уэбб начал научные наблюдения в июле 2022 года, а наблюдения Уэбба, лежащие в основе этой работы, были сделаны 16 июля, в результате чего остаток SN 1987A стал одним из первых объектов, наблюдаемых Уэббом. Команда использовала режим спектрографа среднего разрешения (MRS) MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) Уэбба , в разработке которого участвовали члены той же команды. MRS — это тип прибора, известный как интегральный полевой блок (IFU).
Спектральный анализ результатов показал сильный сигнал, исходящий от ионизированного аргона из центра выброшенного материала, который окружает исходное место SN 1987A. Последующие наблюдения с использованием IFU NIRSpec (ближнего инфракрасного спектрографа) Уэбба на более коротких волнах обнаружили еще более сильно ионизированные химические элементы, в частности, пятикратно ионизированный аргон (то есть атомы аргона, потерявшие пять из своих 18 электронов). Для формирования таких ионов требуются высокоэнергетические фотоны , и эти фотоны должны откуда-то прийти.
«Было ясно, что для создания этих ионов, которые мы наблюдали в выбросах, в центре остатка SN 1987A должен быть источник высокоэнергетического излучения», — сказал Франссон. « В статье мы обсуждаем различные возможности и обнаруживаем, что вероятны лишь несколько сценариев, и все они связаны с рождением нейтронной звезды».
В этом году запланировано больше наблюдений с помощью Уэбба и наземных телескопов. Исследовательская группа надеется, что продолжающееся исследование даст больше ясности в отношении того, что именно происходит в сердце остатка SN 1987A. Мы надеемся, что эти наблюдения будут стимулировать разработку более детальных моделей, что в конечном итоге позволит астрономам лучше понять не только SN 1987A, но и все сверхновые с коллапсом ядра.
Эти результаты были опубликованы в журнале Science.
Космический телескоп Джеймса Уэбба — крупнейшая в мире обсерватория космической науки. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, заглядывает в далекие миры вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. Уэбб — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно со своими партнерами, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Канадским космическим агентством.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
