Астрофизики из Университета штата Северная Каролина провели исследование остатка сверхновой MSN 15-52 с помощью космического рентгеновского телескопа Chandra. Большая длительность наблюдений — 14 лет — позволила учёным запечатлеть изменения в его структуре. Астрономы измерили скорость движения разных фрагментов остатка и изучили процессы, которые происходят при столкновении выброшенного материала с межзвёздной средой. Это позволит лучше понять, как происходят взрывы сверхновых этого типа, и что происходит со звездой непосредственно перед гибелью.
Примерно 1700 лет назад в небе возникла вспышка. На Земле в те годы процветала Цивилизация Майя, переживала закат Римская Империя, а на территории Китая существовали Империя Цзинь и множество других раздробленных царств. Источник вспышки находился в 17 тысячах световых лет от Земли в созвездии Циркуля. Им была массивная звезда, которая погибла в результате взрыва сверхновой типа Ibc.
Сверхновые типа Ibc происходят при гравитационном коллапсе ядра массивной звезды. Исчерпав запасы топлива для синтеза химических элементов, оно перестаёт выделять энергию, которая противостоит действию гравитации, пытающейся сжать звезду. В результате коллапса может образоваться нейтронная звезда — объект с плотностью атомного ядра, который от дальнейшего сжатия удерживает давление вырожденных нейтронов. В нашем случае при сверхновой образовался пульсар PSR B1509-58 — сам по себе весьма интересный объект, подтип нейтронной звезды, который обладает очень высокой скоростью вращения, и, с точки зрения земного наблюдателя, испускает периодические импульсы излучения. А выброшенный при взрыве материал сформировал остаток сверхновой MSN 15-52, которому и посвящено это исследование.
От других сверхновых тип Ibc отличается тем, что перед взрывом звёзды сбрасывают водородную оболочку. Это заметно по спектрам их остатков. Причины такого явления до конца непонятны, но ясно, что перед взрывом такая звезда извергает мощный звёздный ветер, который буквально выдувает крупную сферическую полость в окружающем материале межзвёздной среды. После взрыва материал остатка сверхновой достаточно быстро преодолевает «пустое» пространство внутри этого пузыря. Затем он сталкивается с межзвёздной средой, формируя вторичные ударные волны. Именно это и происходит с MSN 15-52.
Вещество остатка сверхновой MSN 15-52 сталкивается с туманностью RCW 89. Её внутренний край представляет собой стенку пузыря, который выдул звёздный ветер от породившей сверхновую звезды, и располагается в 75 световых годах от пульсара PSR B1509-58. Выброшенное взрывом вещество преодолело это расстояние за 1700 лет. Это означает, что скорость разлёта остатка составляла 13 тысяч километров в секунду.
Анимированное изображение изменений остатка сверхновой MSN 15-52 за 14 лет. Источник: Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики
Астрономы получили изображения MSN 15-52 c помощью космического телескопа Chandra в 2004, 2008 и 2017-2018 годах. В результате учёные смогли понять, как за этот срок изменился остаток и точно измерить скорость его разных фрагментов. Оказалось, что с момента взрыва материал сильно замедлился: скорость разлёта большинства участков снизилась до 4-5 тысяч километров в секунду, а у самых медленных — до тысячи километров в секунду. При этом, некоторые сгустки газа MSN 15-52 приобрели небольшую поперечную составляющую скорости, буквально «отрикошетив» от особо плотных участков туманности RCW 89.
Векторы скоростей разных участков остатка сверхновой. Розовым показана полная скорость, а голубым — радиальная скорость относительно пульсара. Источник: NASA/SAO/NCSU/Borkowski et al.
Учёные изучили состав вещества в остатке сверхновой. Спектральный анализ показал, что сгустки в MSN 15-52 состоят из неона и магния — элементов, которые образуются не при взрыве сверхновой, а в ходе синтеза химических элементов в недрах звезды. Это означает, что они образовались ещё во время существования звезды, и даже в некоторой степени показывает динамику самого взрыва. Учёные смогли обнаружить и ударную волну, которая движется в туманности со скоростью 4 тысячи километров в секунду.
В целом, MSN 15-52 напоминает другой остаток сверхновой — Кассиопею А. Это один из мощнейших источников радиоизлучения в нашей Галактике и остаток сверхновой типа Ibc возрастом всего 350 лет. В отличие от MSN 15-52, материал от взрыва ещё не достиг стенок пузыря и движется с высокой скоростью. Изучая объекты такого типа на разных этапах их жизни, учёные смогут понять, чем вызвана потеря звёздами оболочек перед взрывом сверхновой типа Ibc. И получить ещё много великолепных снимков космических красот.
Автор: Дмитрий Логинов
Источник: iopscience.iop.org
