№ 1 (10)

Март – апрель

Russian Traveler №1(10) 2024

В 1987 году земляне видели взрыв сверхновой. Теперь «Уэбб» нашел то, что от нее осталось

Фото: NASA

Остатки удалось обнаружить с помощью атомов аргона и серы.

Вспышку сверхновой звезды в Большом Магеллановом Облаке впервые заметили на Земле в феврале 1987 года. Это событие произошло всего в 168 тысячах световых годах от нас и было настолько ярким, что заметить его можно было невооруженным глазом. Всё выглядело как точечный укол света, который в последующие месяцы то становился ярче, то тускнел.

С тех пор материал, выброшенный во время сверхновой, которой дали название SN 1987A, продолжал разлетаться. Теперь его можно разглядеть разве что в телескопы, но близость происходящего открыла учёным беспрецедентный взгляд на непосредственные последствия и эволюцию массивной звездной смерти.

Не обошлось и без вопросов. Всё это время астрономы задумывались: что случилось с остатком ядра звезды – тем её куском, который должен был остаться невредимым среди беспорядочных обломков взорвавшихся звездных внутренностей? Теперь у нас, вероятно, есть ответ.

Ученые, анализирующие данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), неожиданно обнаружили свидетельство существования нейтронной звезды, скрывающейся среди звездных обломков.

«Благодаря превосходному пространственному разрешению и передовым инструментам JWST мы впервые смогли исследовать центр сверхновой и то, что там образовалось. Теперь мы знаем, что существует компактный источник ионизирующего излучения, скорее всего, нейтронная звезда. Мы искали ее с момента взрыва, но для этого понадобилось подождать появления JWST», – Клас Франссон, астрофизик из Стокгольмского университета.

Коллапс ядра сверхновой массивной звезды — одно из самых жестоких событий во Вселенной. Сверхновые возникают, когда у звезды, масса которой примерно в восемь раз превышает массу Солнца, заканчивается материал для синтеза ядра. После этого звезда не может противостоять собственной гравитации.

Это приводит к коллапсу, когда внешние слои звезд, где все еще продолжается ядерный синтез, распространяются наружу. Этот процесс сначала превращает звезды в красные гиганты, затем они остывают, оставляя после себя белых карликов, окруженных оболочками из газа и пыли.

В конце концов из остатков звезды образуется нечто совершенно новое; что именно – зависит от изначальной массы звезды. Это может быть или нейтронная звезда (в случае более «легкого» варианта), или чёрная дыра. Но из-за застилающего взгляд «мусора» было неясно, образовалась ли из SN 1987A нейтронная звезда или черная дыра.

Ученые считали, что нейтронная звезда более вероятна. Но долгое время они не могли заглянуть за завесу пыли, чтобы подтвердить это. JWST провел наблюдения за остатком знаменитой сверхновой в 2022 году. Тогда астрономы использовали инфракрасные возможности мощного телескопа, чтобы заглянуть сквозь обломки, а также при помощи спектроскопии проанализировали состав находящегося в них газа.

Недалеко от того места, где произошел взрыв, они обнаружили нечто удивительное: атомы тяжелого аргона и серы, чьи внешние электроны были оторваны (процесс, известный как ионизация).

Фото: NASA
Аннотированная композиция «Хаббл»-JWST SN 1987A, показывающая различные структуры, связанные с остатком сверхновой

Команда провела моделирование и обнаружила, что в данном конкретном контексте существует только одно объяснение происходящему: нейтронная звезда. 

«Наше обнаружение с помощью спектрометров MIRI и NIRSpec JWST сильных эмиссионных линий ионизированного аргона и серы из самого центра туманности, окружающей Сверхновую 1987A, является прямым свидетельством присутствия центрального источника ионизирующего излучения. Наши данные могут быть сопоставлены только с нейтронной звездой как источником энергии этого ионизирующего излучения. Скрывалась ли там в пыли нейтронная звезда, оставалось загадкой больше 30 лет, и здорово, что мы ее разгадали», – Майк Барлоу, астроном из Университетского колледжа Лондона.

Это открытие согласуется с несколькими теориями о нейтронных звездах. Модели предполагают, что аргон и сера производятся в больших количествах внутри умирающей звезды непосредственно перед тем, как она взорвется сверхновой. Десятилетия назад ученые предсказали, что ультрафиолетовое и рентгеновское излучение в остатках сверхновой указывают на присутствие новорожденной нейтронной звезды.

«Эта сверхновая продолжает преподносить нам сюрпризы», – заключает астрофизик Йозефин Ларссон из Королевского технологического института Швеции.