Первые убедительные доказательства образования нейтронной звезды после взрыва сверхновой

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Сверхновые — это одни из самых потрясающих и важных явлений во вселенной. Они не только поражают нас своей красотой и мощью, но и являются источниками элементов, из которых состоит все живое. Когда массивная звезда исчерпывает свой запас топлива, она рушится под собственным весом и взрывается, выбрасывая в космос свои внутренние слои. В результате этого взрыва может образоваться компактный объект — черная дыра или нейтронная звезда.

Оптический снимок SN 1987A, сделанный в 2022 году, через 35 лет после ее обнаружения. Изображение космического телескопа Хаббл (HST) в фильтре F625W, в котором преобладает излучение Hα. Свободно расширяющийся внутренний выброс и ER помечены. Белыми контурами отмечено излучение 4,529 мкм, наблюдаемое с помощью NIRSpec. Белая звезда обозначает центр ER
Автор: C. Fransson et al., Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A. Science383,898-903(2024). DOI:10.1126/science.adj5796 Источник: www.science.org

Нейтронные звезды — это удивительные астрономические объекты, которые имеют огромную плотность, сильное магнитное поле и быстрый период вращения. Они состоят из нейтронов — частиц, которые образуются при слиянии протонов и электронов в ядре коллапсирующей звезды. Нейтронные звезды имеют массу, сравнимую с массой солнца, но при этом имеют размеры всего около 10-20 километров в диаметре. Это значит, что одна чайная ложка материи нейтронной звезды весит миллиарды тонн!

Нейтронные звезды могут быть разных типов, в зависимости от их свойств. Например, пульсары — это нейтронные звезды, которые излучают регулярные импульсы радиоволн, видимого света, рентгеновского или гамма-излучения. Это происходит из-за того, что ось вращения и ось магнитного поля не совпадают, и поэтому лучи излучения «сканируют» пространство, как маяк. Магнитары — это нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем, которое может вызывать вспышки гамма-лучей и рентгеновского излучения. Кварковые звезды — это гипотетические нейтронные звезды, в которых нейтроны разрушаются на более мелкие частицы — кварки.

Нейтронные звезды представляют большой интерес для астрономов, так как они позволяют изучать физику экстремальных условий, которые недоступны в лаборатории. Однако наблюдать нейтронные звезды не так просто, так как они часто заслонены пылью и газом, образовавшимся после взрыва сверхновой. Кроме того, некоторые нейтронные звезды могут быть слишком холодными или давать слишком слабое излучение, чтобы быть замеченными нашими телескопами.

Одна из таких нейтронных звезд находится в центре Сверхновой 1987А — самой изученной и лучше всего наблюдаемой сверхновой в истории. Эта сверхновая произошла в Большом Магеллановом Облаке — соседней карликовой галактике, расположенной на расстоянии 160 000 световых лет от нас. Она была обнаружена 23 февраля 1987 года и стала первой сверхновой, видимой невооруженным глазом за последние 400 лет. Это было уникальное событие, которое привлекло внимание ученых и любителей астрономии со всего мира.

Сверхновая 1987А была также первой сверхновой, для которой были обнаружены нейтрино — крайне маленькие и слабо взаимодействующие частицы, которые были образованы в ядре коллапсирующей звезды. Нейтрино были зарегистрированы на Земле за день до того, как сверхновая стала видна в оптическом диапазоне. Это было важное открытие, которое подтвердило теоретические предсказания о том, что в результате взрыва сверхновой должна была образоваться нейтронная звезда. Однако, несмотря на это, никто не мог увидеть нейтронную звезду в центре Сверхновой 1987А, так как она была скрыта пылью, образовавшейся после взрыва. Это была главная нерешенная загадка для этого объекта, которая длилась более 30 лет.

Все изменилось в 2021 году, когда в космос был запущен новый космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — самый мощный и современный телескоп, когда-либо созданный человечеством. Этот телескоп способен наблюдать за космическими объектами в инфракрасном диапазоне, который проникает сквозь пыль и газ, заслоняющие видимый свет. С помощью двух инструментов на борту JWST — MIRI и NIRSpec — международная группа астрономов, в которую входил профессор Майк Барлоу из Университетского колледжа Лондона (UCL), смогла впервые проникнуть в центр Сверхновой 1987А и обнаружить там долгожданный компактный объект.

Наблюдения JWST линий [Arii] и [Arvi] в SN 1987A.(От A до O) Срезы скорости куба данных MIRI/MRS вокруг линии [Ar ii] на длине волны 6,985 мкм. Метки на каждой панели обозначают соответствующие диапазоны скоростей, измеренные по отношению к системной скорости SN 1987A. Излучение видно от центрального источника, максимальная интенсивность которого смещена по скорости от ER на ~−250 км с−1. Белый кружок на рисунке (F) обозначает область, используемую для извлечения спектра на рисунке 3A. (P) Остатки между (F) и (A). (Q) Наблюдения NIRSpec линии [Ar vi] 4,529 мкм, объединяющие все срезы скоростей между −450 и +380 км с−1. (R) Данные NIRSpec, накопленные за пределами этого диапазона скоростей. (S) Остатки между (Q) и (R), отделяющие излучение от центрального источника. Яркая точка в левых нижних областях (Q) и (R) — это несвязанная звезда. Цветовые столбцы указываются в единицах мегаянского (MJy) на стерадиан.
Автор: C. Fransson et al., Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A. Science383,898-903(2024). DOI:10.1126/science.adj5796 Источник: www.science.org

Исследователи обнаружили свидетельства тяжелых атомов аргона и серы, у которых были сорваны внешние электроны, то есть атомы были ионизированы. Эти атомы находились близко к месту, где произошел взрыв звезды, и могли быть ионизированы только ультрафиолетовым и рентгеновским излучением от горячей остывающей нейтронной звезды.

Это излучение могло быть испущено как с поверхности нейтронной звезды, имеющей температуру около миллиона градусов, так и от пульсарной ветреной туманности, которая могла образоваться, если нейтронная звезда быстро вращается и создает сильное магнитное поле.

Исследователи смоделировали различные сценарии и обнаружили, что оба варианта хорошо согласуются с наблюдаемым спектром излучения, но различить их по данным сложно. Для этого потребуются дальнейшие наблюдения с помощью JWST и других телескопов в разных диапазонах волн. В любом случае, эти новые наблюдения предоставляют убедительные доказательства наличия компактного объекта, скорее всего нейтронной звезды, в центре Сверхновой 1987А.

Это открытие является важным шагом в понимании процессов, происходящих во время и после взрыва сверхновой. Оно также дает нам уникальную возможность изучать нейтронную звезду, которая образовалась недавно и находится близко к нам. Эта нейтронная звезда может рассказать нам многое о свойствах экстремальной материи, о происхождении химических элементов, о механизмах генерации магнитных полей и излучения, а также о судьбе массивных звезд.

1 комментарий

A
Может хватит этих американских «вау!, весит миллион тонн! только у нас, один день»?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Память 24 Гб и 256 Гб, второй дисплей и защита IP68: обзор и тестирование смартфона Cubot KINGKONG AX

Смартфон с дополнительным экраном, который меня удивил. Речь идет про новый Cubot KINGKONG AX — модель с процессором Helio G99 с серьезной защитой от ударов и падений, от воды и грязи по...

Автономный зверь: обзор невероятно мощной аккумуляторной мойки высокого давления Greenworks GDPW60DP с забором воды из ёмкости

Наступила пора, когда каждый автолюбитель задумывается о красоте внешнего вида своего авто. Очереди на мойки самообслуживания все больше, а вопросов к качеству активной пены у них и стоимости услуг...

Двери экошпон: что за материал, плюсы и минусы

В последнее время на рынке отделочных материалов все чаще можно встретить такой продукт, как двери, покрытые экошпоном. Этот инновационный материал привлекает внимание не только своим эстетическим...

Как понять, что у кошки стресс и как с ним бороться

Стрессы мешают жить не только людям, но и их питомцам. Даже таким совершенным созданиям как кошки. Да, эти великолепные в своей самоуверенности и харизме мурлыки тоже испытывают стресс. И для этого...

Обзор и тест внешнего CD/DVD дисковода «No Name» ECD819-SU3: он работает... И точка?

Как верный солдат, мой старый внешний «дискодав», преданно служивший мне около двух десятилетий, однажды решил, что пора уйти на заслуженный отдых. Он начал капризничать, выдавая ошибки чтения, и...