Дыхание сверхновых: что за 20 лет произошло в туманностях, оставшихся от взорвавшихся звезд — видео
Движение космической пыли и мерцание звезд обычно не получается рассмотреть на снимках телескопов: ведь они делают фотографии, и мы видим объекты в конкретное мгновение. Однако кадры, полученные космической обсерваторией «Чандра», позволили астрономам собрать «фильмы», в которых видны движения облаков материи и радиации внутри туманностей, оставшихся после взрывов сверхновых. Их публикует NASA.
«Чандра» находится на орбите Земли с 1999 года. Она ведет съемку в рентгеновском диапазоне, что позволяет различать не только фрагменты и космическую пыль, но и радиацию.
Одна из туманностей — остаток сверхновой, известный как Кассиопея A (Cassiopeia A). Взрыв произошел в 11 тысячах световых лет от Земли, и видимым для нас он стал около 340 лет назад. Этот объект был в числе тех, что попадали в объектив «Чандры» чаще всего. Благодаря обсерватории впервые был обнаружен источник рентгеновских лучей в центре облака, который оказался, по итогам исследований разных лет, сверхтяжелой нейтронной звездой, во время сверхновой вывернувшейся наизнанку и получившей нечто сверхтекучее внутри. Все это приблизило ученых к пониманию того, как взрываются гигантские звезды.
Загадкой пока остается, что находится внутри этой нейтронной звезды. Но удалось зафиксировать, что эти материалы выбрасываются в космическое пространство. И ученые считают, что в будущем из них сформируются новые звезды и планеты.
На кадрах, собранных из наблюдений 2000-2019 годов, видно, как внешняя область туманности расширяется — как и положено взрывной волне. Она состоит из волн, подобных звуковым ударам, создаваемым сверхзвуковым самолетом. Эти волны — места, где частицы ускоряются, превышая энергию самого мощного ускорителя на Земле — Большого адронного коллайдера.
Но когда поток этих ускоренных частиц сталкивается с окружающей средой, наполненной космической пылью, он замедляется и начинает откатываться обратно. Так создается вторая волна.
Второй объект, для которого собран таймлапс из кадров 2000-2022 годов, — Крабовидная туманность (Crab Nebula). Это остаток сверхновой, взрыв которой был таким ярким, что в 1054 году ее заметили астрономы в Китае. Она находится на расстоянии 6500 световых лет от Земли.
В центре Крабовидной туманности также, как и у Кассиопеи А, нейтронная звезда, но иного типа. Это пульсар — то есть, излучение от нее исходит в виде импульсов. Звезда вращается со скоростью около 30 раз в секунду, и луч от нее, если фиксировать с земли, напоминает маяк — только космический.
Когда молодой пульсар, как в Крабовидной туманности, замедляется, рядом с ним скапливается большое количество энергии. В частности, высокоскоростной ветер, исходящий от звезды и состоящий из частиц материи и антиматерии, врезается в окружающую туманность — это порождает волну наподобие ударной, которую можно увидеть в фильме как расширяющееся кольцо. А перпендикулярно этому кольцу можно различить потоки материи и антиматерии, которые порождают рентгеновское излучение.
В этом году планируется очередное наблюдение Крабовидной туманности с помощью «Чандры», чтобы проследить за изменениями вокруг сверхновой, которые могли произойти с 2022 года.
