"Уэбб" помогает понять происхождение Крабовидной туманности

Новые данные от космического телескопа "Джеймс Уэбб" помогают разобрать состав Крабовидной туманности — необычного остатка взрыва сверхновой — для прояснения её возникновения.

Об этом рассказывают в НАСА, передают OstanniPodii.com.

Крабовидная туманность расположена на расстоянии 6500 световых лет в созвездии Тельца. Она является результатом сверхновой с коллапсом ядра, произошедшей в результате гибели массивной звезды. Сам взрыв сверхновой наблюдался на Земле в 1054 году нашей эры и был достаточно ярким, чтобы его видеть днем. Гораздо более тусклый остаток, который наблюдается сейчас, -- это расширяющаяся оболочка из газа и пыли, и выходящий из неё ветер, запускаемый пульсаром -- быстро вращающейся и высоконамагниченной нейтронной звездой.

Также Крабовидная туманность очень необычна. Её нетипичный состав и очень низкую энергию взрыва ранее объясняли сверхновой с захватом электронов, -- редким типом взрыва, который возникает от звезды с менее развитым ядром, состоящим из кислорода, неона и магния, а не от более типичного железного ядра.

"Теперь данные Уэбба расширяют возможные интерпретации", - говорит Теа Темим, ведущий автор исследования из Принстонского университета в Нью-Джерси. "Состав газа больше не требует взрыва с захватом электронов, но также может быть объяснен сверхновой со слабым коллапсом железного ядра".

Изучаем настоящее, чтобы понять прошлое

В прошлых исследованиях полную кинетическую энергию взрыва высчитывали на основе количества и скоростей современных выбросов. Астрономы пришли к выводу, что взрыв имел относительно низкую энергию (менее одной десятой энергии обычной сверхновой), а масса звезды-предшественницы была в диапазоне от 8 до 10 масс Солнца -- балансируя на тонкой грани между звездами, переживающими насильственную смерть при взрыве сверхновой, и теми, которые её не переживают.

Однако между теорией взрыва сверхновых с захватом электронов и наблюдениями Крабовидной туманности существуют расхождения, в частности, наблюдаемое быстрое движение пульсара. К тому же в последние годы астрономы улучшили свое понимание сверхновых с коллапсом железного ядра и теперь считают, что этот тип также может вызывать низкоэнергетические взрывы при условии, что масса звезды достаточно низкая.

Измерения Уэбба согласуют исторические результаты

С целью снижения уровня неопределенности относительно звезды-предшественницы Краба и природы взрыва, команда под руководством Темим использовала спектроскопические возможности "Уэбба", чтобы сфокусироваться на двух участках, расположенных во внутренних филаментах туманности.

Теории предполагают, что из-за разного химического состава ядра у сверхновых с захватом электронов соотношение никеля к железу (Ni/Fe) должно быть намного выше, чем в нашем Солнце (которое содержит эти элементы от предыдущих поколений звезд). В конце 1980-х и в начале 1990-х годов было измерено соотношение Ni/Fe в Крабе, используя оптические и ближний инфракрасный диапазоны, и обнаружено высокое соотношение Ni/Fe, которое, похоже, свидетельствует в пользу сценария сверхновой с захватом электронов.

Телескоп Уэбба с его чувствительными инфракрасными возможностями сейчас способствует продвижению в исследовании Крабовидной туманности. Команда использовала спектроскопические возможности MIRI (Инструмент среднего инфракрасного диапазона) для измерения эмиссионных линий никеля и железа, что позволило получить более надежную оценку соотношения количества Ni/Fe. Они обнаружили, что это соотношение все еще повышено по сравнению с Солнцем, но лишь умеренно и намного ниже по сравнению с предыдущими оценками.

Пересмотренные значения согласуются с захватом электронов, но не исключают взрыва с коллапсом железного ядра от звезды с такой же низкой массой. (Ожидается, что более энергичные взрывы от звезд с большей массой дадут соотношения, более близкие к солнечным количествам). Чтобы различить эти две возможности, понадобится дальнейшая наблюдательная и теоретическая работа.

"Сейчас спектральные данные Уэбба охватывают две небольшие области Краба, поэтому важно изучить гораздо больше остатков и выявить любые пространственные вариации", - сказал соавтор работы Мартин Ламинг из Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне. "Было бы интересно посмотреть, сможем ли мы обнаружить линии излучения других элементов, таких как кобальт или германий".

Картирование текущего состояния Крабовидной туманности

Помимо сбора спектральных данных из двух небольших участков недр Крабовидной туманности для измерения соотношения в объемах элементов, телескоп также наблюдал за более широким окружением остатка для лучшего понимания деталей синхротронной эмиссии и распределения пыли.

Изображения и данные, собранные MIRI, позволили команде выделить пылевую эмиссию внутри Краба и впервые нанести её на карту в высоком разрешении. Составив карту теплой пыли с помощью Уэбба, и даже совместив её с данными космической обсерватории Гершеля о более холодных пылинках, команда создала целостную картину распределения пыли: самые отдаленные филаменты содержат относительно теплую пыль, тогда как ближе к центру преобладают более холодные пылинки.

"Местонахождение пыли в Крабе интересно тем, что оно отличается от других остатков сверхновых, таких как Кассиопея А и Сверхновая 1987А", - говорит соавтор Натан Смит из Обсерватории Стюарда в Аризонском университете. "В этих объектах пыль находится в самом центре. В Крабовидной туманности пыль находится в плотных филаментах внешней оболочки. Крабовидная туманность соответствует традиции в астрономии: ближайшие, самые яркие и лучше всего изученные объекты имеют тенденцию быть причудливыми".

Эти результаты были приняты к публикации в The Astrophysical Journal Letters. Наблюдения проведены в рамках программы General Observer 1714.

"Уэбб"

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба является ведущей научной обсерваторией в мире. "Уэбб" разгадывает тайны нашей Солнечной системы, заглядывает в далекие миры вокруг других звезд, исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. "Уэбб" -- это международная программа, которую возглавляет НАСА вместе со своими партнерами -- Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством (ККА).