"Вебб" допомагає зрозуміти походження Крабоподібної туманності

Нові дані від космічного телескопа "Джеймс Вебб" допомагають розібрати склад Крабоподібної туманності — незвичайного залишку вибуху наднової — для прояснення її виникнення.

Про це розповідають в НАСА, передають OstanniPodii.com.

Крабоподібна туманність розташована на відстані 6500 світлових років у сузір′ї Тельця. Вона є результатом наднової з колапсом ядра, що сталася внаслідок загибелі масивної зорі. Сам вибух наднової спостерігався на Землі у 1054 році нашої ери та був досить яскравим, щоб його бачити вдень. Набагато тьмяніший залишок, який спостерігається зараз, -- це розширювана оболонка з газу й пилу, і вітер, що виходить з неї, який запускається пульсаром -- швидкообертовою та високонамагніченою нейтронною зорею.

Також Крабовидна туманність дуже незвичайна. Її нетиповий склад і дуже низьку енергію вибуху раніше пояснювали надновою із захопленням електронів, -- рідкісним типом вибуху, який виникає від зорі з менш розвиненим ядром, яке складається з кисню, неону та магнію, а не від більш типового залізного ядра.

"Тепер дані Вебба розширюють можливі інтерпретації", - каже Теа Темім, провідна авторка дослідження з Принстонського університету в Нью-Джерсі. "Склад газу більше не вимагає вибуху із захопленням електронів, але також може бути пояснений надновою зі слабким колапсом залізного ядра".

Вивчаємо сьогодення, щоб зрозуміти минуле

У минулих дослідженнях повну кінетичну енергію вибуху вираховували на основі кількості та швидкостей сучасних викидів. Астрономи дійшли висновку, що вибух мав відносно низьку енергію (менше однієї десятої енергії звичайної наднової), а маса зорі-попередниці була в діапазоні від 8 до 10 мас Сонця -- балансуючи на тонкій межі між зорями, які переживають насильницьку смерть у вибуху наднової, і тими, які її не переживають.

Однак між теорією вибуху наднових із захопленням електронів і спостереженнями Крабоподібної туманності існують розбіжності, зокрема, спостережуваний швидкий рух пульсара. До того ж останніми роками астрономи покращили своє розуміння наднових з колапсом залізного ядра та тепер вважають, що цей тип також може спричиняти низькоенергетичні вибухи за умови, що маса зорі достатньо низька.

Вимірювання Вебба узгоджують історичні результати

З метою зниження рівня невизначеності щодо зорі-попередниці Краба та природи вибуху, команда під керівництвом Темім використала спектроскопічні можливості "Вебба", щоб сфокусуватися на двох ділянках, розташованих у внутрішніх філаментах туманності.

Теорії передбачають, що через різний хімічний склад ядра у наднових із захопленням електронів співвідношення нікелю до заліза (Ni/Fe) має бути набагато вищим, ніж у нашому Сонці (яке містить ці елементи від попередніх поколінь зірок). Наприкінці 1980-х і на початку 1990-х років було виміряно співвідношення Ni/Fe у Крабі, використовуючи оптичні та ближній інфрачервоний діапазони, і виявлено високе співвідношення Ni/Fe, яке, схоже, свідчить на користь сценарію наднової із захопленням електронів.

Телескоп Вебба з його чутливими інфрачервоними можливостями зараз сприяє просуванню у дослідженні Крабоподібної туманності. Команда використала спектроскопічні можливості MIRI (Інструмент середнього інфрачервоного діапазону) для вимірювання емісійних ліній нікелю та заліза, що дозволило отримати більш надійну оцінку співвідношення кількості Ni/Fe. Вони виявили, що це співвідношення все ще підвищене порівняно із Сонцем, але лише помірно та набагато нижче порівняно з попередніми оцінками.

Переглянуті значення узгоджуються із захопленням електронів, але не виключають вибуху з колапсом залізного ядра від зорі з такою ж низькою масою. (Очікується, що більш енергійні вибухи від зір з більшою масою дадуть співвідношення, ближчі до сонячних кількостей). Щоб розрізнити ці дві можливості, знадобиться подальша спостережна та теоретична робота.

"Наразі спектральні дані Вебба охоплюють дві невеликі області Краба, тому важливо вивчити набагато більше залишків і виявити будь-які просторові варіації", - сказав співавтор роботи Мартін Ламінг з Військово-морської дослідницької лабораторії у Вашингтоні. "Було б цікаво подивитися, чи зможемо ми виявити лінії випромінювання інших елементів, таких як кобальт або германій".

Картування поточного стану Крабоподібної туманності

Окрім збору спектральних даних з двох невеликих ділянок надр Крабоподібної туманності для вимірювання співвідношення в обсягах елементів, телескоп також спостерігав за ширшим оточенням залишку для кращого розуміння деталей синхротронної емісії та розподілу пилу.

Зображення й дані, зібрані MIRI, дозволили команді виокремити пилову емісію всередині Краба та вперше нанести її на карту у високій роздільній здатності. Склавши карту теплого пилу за допомогою Вебба, і навіть поєднавши її з даними космічної обсерваторії Гершеля про холодніші пилинки, команда створила цілісну картину розподілу пилу: найвіддаленіші філаменти містять відносно тепліший пил, тоді як ближче до центру переважають холодніші пилинки.

"Місцеперебування пилу в Крабі цікаве тим, що воно відрізняється від інших залишків наднових, таких як Кассіопея А та Наднова 1987А", - говорить співавтор Натан Сміт з Обсерваторії Стюарда в Аризонському університеті. "У цих об′єктах пил знаходиться в самому центрі. У Крабоподібній туманності пил знаходиться в щільних філаментах зовнішньої оболонки. Крабоподібна туманність відповідає традиції в астрономії: найближчі, найяскравіші та найкраще вивчені об′єкти мають тенденцію бути химерними".

Ці результати були прийняті до публікації у The Astrophysical Journal Letters. Спостереження проведені в рамках програми General Observer 1714.

"Вебб"

Космічний телескоп імені Джеймса Вебба є провідною науковою обсерваторією у світі. "Вебб" розгадує таємниці нашої Сонячної системи, зазирає у далекі світи навколо інших зірок, досліджує загадкові структури та походження нашого Всесвіту й наше місце в ньому. "Вебб" -- це міжнародна програма, яку очолює НАСА разом зі своїми партнерами -- Європейським космічним агентством (ЄКА) та Канадським космічним агентством (ККА).