Спустя почти 40 лет астрономы наконец-то получили возможность более подробно изучить драматическую смерть SN 1987A.
Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), могут оказаться победителями таинственной 37-летней игры в прятки и в процессе разгадать тайну звездной смерти. Они обнаружили наиболее известные доказательства существования нейтронной звезды, лежащей в остатках одной из самых известных сверхновых в космосе .
Этот огромный взрыв звезды создал так много мусора , что потребовалось несколько лет и один из самых мощных космических телескопов, когда-либо созданных, чтобы заглянуть сквозь обломки его звездной смерти. Результаты подробно изложены в исследовании, опубликованном 22 февраля в журнале Science , и продвигают изучение этих драматических небесных смертей.
«Загадка о том, скрывается ли в пыли нейтронная звезда, длится уже более 30 лет, и очень здорово, что мы ее разгадали», — заявил соавтор исследования и астрофизик из Лондонского университетского колледжа Майк Барлоу .
[По теме: Астроном-любитель обнаружил новую сверхновую на удивление близко к Земле .]
Что такое сверхновая?
Сверхновая — это взрывная окончательная смерть некоторых из самых массивных звезд в известной нам Вселенной. Они происходят в звездах, масса которых в восемь-десять раз больше массы нашего Солнца, поэтому могут потребоваться годы, чтобы весь этот газ и энергия схлопнулись. Ее последние первоначальные смертельные удары могут закончиться в течение нескольких часов, но яркость взрыва обычно достигает пика в течение нескольких месяцев. Важно то, что сверхновые предлагают ученым способ изучения ключевого астрономического процесса в реальном времени . Такие взрывы заполняют пространство железом, кремнием, углеродом и кислородом, которые строят будущие звезды и планеты. Они даже могут создавать молекулы, которые создают жизнь.
В ходе исследования команда рассмотрела сверхновую (SN) 1987A. Эта известная сверхновая вспыхнула в 160 000 световых лет от Земли в регионе, называемом Большим Магеллановым Облаком . Ее свет впервые был замечен на Земле в феврале 1987 года, а ее яркость достигла пика в мае. Это была первая сверхновая, которую можно было увидеть невооруженным глазом после сверхновой Кеплера в 1604 году .
«Сверхновые — это основные источники химических элементов, которые делают жизнь возможной, поэтому мы хотим, чтобы наши модели были правильными», — сказал Барлоу. «Нет другого объекта, похожего на нейтронную звезду в Сверхновой 1987A, так близко к нам и образовавшуюся так недавно. Поскольку окружающий ее материал расширяется, мы увидим его больше со временем».
SN 1987A также считается сверхновой с коллапсом ядра , где ее уплотненные остатки могли образовать нейтронную звезду или черную дыру . Некоторые невероятно малые субатомные частицы, произведенные сверхновой, называемые нейтрино, указывали на то, что могла образоваться нейтронная звезда. Однако за почти 40 лет с момента обнаружения SN 1987A не было ясно, сохранилась ли эта нейтронная звезда или коллапсировала в черную дыру. Звезда была скрыта пылью от взрыва.
Как JWST подтвердил существование нейтронной звезды
Наблюдения для этой работы были сделаны 16 июля 2022 года, сразу после того, как космический телескоп начал работать . Команда в исследовании использовала инструменты JWST – MIRI и NIRSpec – которые могут наблюдать сверхновую в инфракрасном диапазоне длин волн, чтобы заглянуть за пределы пыли. Они обнаружили доказательства наличия тяжелых атомов аргона и серы, внешние электроны которых были оторваны вблизи места взрыва. Этот процесс называется ионизацией .
[Связанные материалы: Посмотрите на потрясающую сверхновую 1987A в совершенно новом свете .]
Они смоделировали несколько сценариев и обнаружили, что атомы могли быть ионизированы ультрафиолетовым и рентгеновским излучением горячей остывающей нейтронной звезды. Это также могло произойти из-за ветров релятивистских частиц, которые были ускорены быстро вращающейся нейтронной звездой и взаимодействовали с веществом сверхновой.
«Наше обнаружение с помощью спектрометров MIRI и NIRSpec Джеймса Уэбба сильных ионизированных линий эмиссии аргона и серы из самого центра туманности, окружающей сверхновую 1987A, является прямым доказательством наличия центрального источника ионизирующего излучения», — сказал Барлоу. «Наши данные могут быть сопоставлены только с нейтронной звездой как источником энергии этого ионизирующего излучения».
Результаты согласуются с несколькими теориями о том, как образуются нейтронные звезды . Модели предполагают, что сера и аргон производятся в больших количествах внутри умирающей звезды непосредственно перед тем, как она становится сверхновой. Ученые, изучающие SN 1987A и другие сверхновые, предсказали, что ультрафиолетовое и рентгеновское излучение в остатке сверхновой будет указывать на присутствие новорожденной нейтронной звезды. Теперь использование ультрафиолетового и рентгеновского излучения помогло нам ее обнаружить.
«Эта сверхновая продолжает преподносить нам сюрпризы», — заявил в своем заявлении соавтор исследования и астрофизик из Королевского технологического института Швеции Йозефин Ларссон . «Никто не предсказывал, что компактный объект будет обнаружен через сверхсильную эмиссионную линию аргона, поэтому забавно, что мы нашли его именно так в JWST».
