Крабовидная туманность - наглядный пример обломков, оставшихся после гибели звезды в результате взрыва сверхновой. Однако, несмотря на десятилетия исследований, этот остаток сверхновой продолжает оставаться загадкой: какой тип звезды был ответственен за создание Крабовидной туманности и какова была природа взрыва? Космический телескоп NASA / ESA / CSA имени Джеймса Уэбба предоставил новый вид Крабовидной туманности, включая высококачественные инфракрасные данные, которые пока доступны, чтобы помочь ученым в изучении подробной структуры и химического состава остатка. Эти подсказки помогают разгадать необычный способ взрыва звезды около 1000 лет назад.
Группа ученых использовала космический телескоп Джеймса Уэбба NASA / ESA / CSA для анализа состава Крабовидной туманности, остатка сверхновой, расположенного на расстоянии 6500 световых лет от нас в созвездии Тельца. С помощью телескопа MIRI (прибор средней дальности) и NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) команда собрала данные, которые помогают прояснить историю Крабовидной туманности.
Крабовидная туманность возникла в результате коллапса ядра сверхновой, который привел к гибели массивной звезды. Сам взрыв сверхновой был замечен на Земле в 1054 году н.э. и был достаточно ярким, чтобы его можно было наблюдать в дневное время. Гораздо более слабый остаток, наблюдаемый сегодня, представляет собой расширяющуюся оболочку из газа и пыли и исходящий ветер, питаемый пульсаром, быстро вращающейся и сильно намагниченной нейтронной звездой.
Крабовидная туманность также весьма необычна. Ее нетипичный состав и очень низкая энергия взрыва ранее заставляли астрономов думать, что это была сверхновая с электронным захватом - редкий тип взрыва, возникающий у звезды с менее развитым ядром, состоящим из кислорода, неона и магния, а не из более типичного железного ядра.
Предыдущие исследования позволили рассчитать общую кинетическую энергию взрыва на основе количества и скорости современного выброса. Астрономы пришли к выводу, что природа взрыва была относительно низкой по энергии (менее одной десятой энергии обычной сверхновой), а масса звезды-прародительницы находилась в диапазоне от восьми до 10 масс Солнца — балансируя на тонкой грани между звездами, которые переживают гибель от сверхновых, и теми, которые этого не делают.
Однако существуют несоответствия между теорией сверхновых с электронным захватом и наблюдениями Крабовидной туманности, особенно наблюдаемого быстрого движения пульсара. В последние годы астрономы также улучшили свое понимание сверхновых с коллапсом железного ядра и теперь считают, что этот тип также может производить низкоэнергетические взрывы при условии, что масса звезды достаточно мала.
Чтобы снизить уровень неопределенности относительно звезды-прародительницы Крабовидной туманности и природы взрыва, научная группа использовала спектроскопические возможности Webb для изучения двух областей, расположенных внутри внутренних нитей Крабовидной туманности.
Теории предсказывают, что из-за различного химического состава ядра сверхновой с электронным захватом соотношение содержания никеля к железу (Ni / Fe) должно быть намного выше, чем соотношение, измеренное на нашем Солнце (которое содержит эти элементы от звезд предыдущих поколений). Исследования конца 1980-х и начала 1990-х годов измеряли соотношение Ni / Fe внутри Крабовидной туманности с использованием оптических и ближне-инфракрасных данных и отметили высокое содержание Ni / Fe, что, по-видимому, благоприятствовало сценарию сверхновой с электронным захватом.
Телескоп Webb с его чувствительными инфракрасными возможностями в настоящее время продвигает исследования Крабовидной туманности. Команда использовала спектроскопические возможности MIRI для измерения линий излучения никеля и железа, что привело к более надежной оценке соотношения содержания Ni / Fe. Они обнаружили, что коэффициент все еще был повышен по сравнению с Солнцем, но лишь незначительно и намного ниже по сравнению с более ранними оценками.
Пересмотренные значения согласуются с данными о захвате электронов, но не исключают взрыва при коллапсе железного ядра звезды со столь же малой массой. (Ожидается, что при взрывах звезд с более высокой энергией и массой соотношение Ni / Fe будет ближе к содержанию на Солнце.) Потребуются дальнейшие наблюдения и теоретическая работа, чтобы провести различие между этими двумя возможностями.
Помимо сбора спектральных данных из двух небольших областей внутренней части Крабовидной туманности для измерения коэффициента концентрации, телескоп также наблюдал за более широким окружением остатка, чтобы понять детали синхротронного излучения и распределения пыли.
Изображения и данные, собранные MIRI, позволили команде изолировать выбросы пыли внутри Крабовидной туманности и впервые нанести их на карту в высоком разрешении. Составив карту выбросов теплой пыли с помощью Webb и даже объединив ее с данными космической обсерватории Гершеля о более холодных пылинках, команда создала всестороннюю картину распределения пыли: самые внешние нити содержат относительно более теплую пыль, в то время как более холодные частицы преобладают ближе к центру.
Источник: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Т. Темим (Принстонский университет)
На изображении:
Изображение крабовидной туманности, сделанное NIRCam и MIRI Джеймса Уэбба
Дополнительные материалы
