Астрономы обнаружили новые интригующие детали в остатках древней сверхновой

Фото из открытых источников

В 1181 году астрономы, поэты и авторы дневников в Китае и Японии зафиксировали «гостевую звезду» в созвездии Кассиопеи. Это яркое кратковременное явление освещало небо в течение 6 месяцев. Древние астрономы не знали, что это была взрывающаяся звезда — сверхновая, — но мы знаем.

Сегодня астрономы почти уверены, что нашли остаток сверхновой. Она получила название Pa 30, или IRAS 00500+6713. Исследователи считают, что эта сверхновая не была сверхновой, образовавшейся в результате коллапса ядра массивной звезды, взорвавшейся в конце своей жизни, а стала результатом слияния двух белых карликов и образования сверхновой типа Iax.

Остаток сверхновой Pa30 — это объект, который активно изучается в астрономии. Он предоставляет возможность изучать последствия взрывов сверхновых, их туманности и то, как вещество от взрыва распространяется в космосе, где оно в конечном итоге может быть поглощено в процессе образования новых звезд. Будучи единственным известным остатком сверхновой в Млечном пути, Pa30 занимает первое место в списке объектов наблюдения многих астрономов.

В новом исследовании астрономы использовали телескоп Gemini North и его многообъектный спектрограф Gemini (GMOS) для обнаружения новых деталей в остатке сверхновой. Исследование называется «Обнаружение узлов в остатке сверхновой типа Iax Pa 30», а ведущим автором является Тим Каннингем. Каннингем — доцент кафедры физики в Уорикском университете, а также сотрудник Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов.

«Мы представляем глубокие узкополосные изображения туманности Pa 30, полученные с помощью телескопа Gemini North/GMOS, которые выявляют богатую мелкомасштабную структуру в выброшенных нитях», — пишут авторы. Их наблюдения показали на порядок больше нитей, чем предыдущие. «Изображения также показывают, что нити представляют собой не гладкие радиальные полосы, а состоят из каскадов узлов или скоплений», — поясняют исследователи.

«Мы можем видеть столько деталей благодаря близости Pa 30 к Земле», — заявила в пресс-релизе соавтор исследования Илария Каяццо из Австрийского института науки и технологий. «Эта близость делает Pa 30 уникально ценным объектом для исследований».

Эти новые наблюдения основаны на способности GMOS наблюдать различные химические элементы. В данном случае ведущую роль играют эмиссионные линии [S ii], или однократно ионизированной серы. [S ii] — важная эмиссионная линия в астрономии, позволяющая астрономам изучать ионизированные газовые облака.

Новые изображения показывают, что эти нити представляют собой не гладкие полосы газа, а непрерывные цепочки узлов. Это свидетельствует о вариациях плотности и температуры в околозвездной среде, в которую врезался материал от взрыва сверхновой. Эти вариации сформировали выбросы сверхновой по мере ее расширения наружу.

Более высокая детализация изображений [S ii] контрастирует с предыдущими изображениями [O iii] или дважды ионизированного кислорода Pa30.

Остаток вещества в Pa30 — это не просто расширяющееся облако выбросов. В нём также присутствует звёздный компонент — белый карлик. Возможно, это исключительный белый карлик, называемый сверх-Чандрасекхаровым белым карликом. Это означает, что масса белого карлика превышает нормальный предел массы белых карликов, который составляет около 1,4 солнечных масс. Белый карлик в Pa30 может иметь массу около 1,5 солнечных масс. Белый карлик также обладает чрезвычайно высокой температурой, около 200 000 °C, и звёздными ветрами с рекордно высокой скоростью около 16 000 км/с.

Белые карлики, остаточные сверхновые, обычно получают импульс от взрыва сверхновой, который перемещает их из центра туманности. Необычно не только само существование белого карлика Pa30, поскольку он относится к типу Ia(x), но и его положение в самом центре туманности.

«Уникальной особенностью туманности Pa 30 как исторической сверхновой типа Ia(x) является наличие центрального звездного остатка», — пишут исследователи. «Поскольку взрыв во многих моделях типа Iax происходит как неудачная детонация или смещенная частичная дефлаграция белого карлика, выживший остаток может получить существенный отскок».

«Мы измерили центр туманности, положение которого совпадает с положением центральной звезды, что указывает на то, что остаток не получил сильного поперечного толчка», — пишут авторы. Это крайне необычно, поскольку туманности имеют хаотичную структуру, а их центральные звезды обычно смещены, причем заметно.

Авторы объясняют, что необычные узловатые нити Pa30 накладывают полезные ограничения на модели, которые могут объяснить его морфологию. Более глубокое понимание эффекта отдачи, который он получил, также может помочь астрономам лучше понять его прародителя. Прогресс в этих направлениях зависит от более качественных наблюдений.

«Дальнейшие наблюдения с использованием исключительного углового разрешения космического телескопа «Хаббл» значительно улучшат этот анализ», — пишут исследователи.

Вероятно, в Млечном пути есть и другие остатки сверхновых типа Ia(x), ожидающие открытия. Человечество ведет наблюдения за небесными телами очень короткий период времени по сравнению с возрастом Млечного пути.

«Надежные исторические записи о звездных взрывах охватывают период всего около тысячи лет. Насколько нам известно, подобные остатки вполне могут до сих пор скрываться в темноте в нашей собственной галактике», — сказал Каннингем. «Сегодня нам повезло изучать интригующий объект, который, как мы знаем, наблюдался астрономами, сделавшим три независимые исторические записи об этом событии за столетия до изобретения телескопа. Вероятно, мы обнаружим больше подобных объектов по мере того, как новые телескопы продолжат исследовать глубины нашего ночного неба».