Международная группа астрономов с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» представила первые прямые наблюдения, подтверждающие формирование нейтронной звезды в центре сверхновой SN 1987А. Формирование компактного объекта предсказывала теория и косвенные наблюдения, но в течение 37 лет исследователям не удавалось подтвердить теорию прямыми наблюдениями.
SN 1987А — ближайшая к Земле сверхновая, наблюдавшаяся за последние 400 лет. Звезда была расположена так близко, что сияние взрыва в феврале 1987 года можно было увидеть на ночном небе невооруженным глазом. Сверхновая сформировалась в результате гибели массивной звезды, расположенной в Большом Магелеаново Облаке — карликовой галактике, расположенной на расстоянии около 160 тыс. световых лет от Земли.
Аннотированное изображение сверхновой SN 1987A. Фото: NASA, ESA, CSA, M. Matsuura (Cardiff University), R. Arendt (NASA’s Goddard Spaceflight Center & University of Maryland, Baltimore County), C. Fransson (Stockholm University), J. Larsson (KTH Royal Institute of Technology), A. Pagan (STScI)
Примерно за два часа до первого наблюдения SN 1987A в видимом свете обсерватории зарегистрировали всплеск нейтрино, продолжавшийся всего несколько секунд. Теория предсказывала, что это связано с коллапсом звезды, который должен был породить либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Десятилетиями после взрыва астрономы безуспешно искали доказательства существования компактного объекта. Косвенные признаки указывали, что в центре взрыва сформировалась нейтронной звезда, но наблюдать ее напрямую на разных длинах волн не получалось.
SN 1987A стала одним из первых объектов, которые изучил «Уэбб» после запуска. Ученые наблюдали за остатком сверхновой 16 июля 2022 года с помощью спектрографа прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI) телескопа. Этот прибор одновременно отображает объект и фиксирует спектр излучения для каждого пикселя.
Снимок остатка сверхновой SN 1987А, полученный камерой ближнего инфракрасного диапазона «Уэбба», (слева), излучение ионизированного аргона в среднем (справа сверху) и ближнем инфракрасном диапазоне. Изображение: NASA, ESA, CSA, STScI, Claes Fransson (Stockholm University), Mikako Matsuura (Cardiff University), M. Barlow (UCL), Patrick Kavanagh (Maynooth University), Josefin Larsson (KTH)
Спектральный анализ показал сильный сигнал, исходящий от ионизированного аргона в центре разбросанного взрывом материала, который окружает «эпицентр» SN 1987A. Последующие наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне показали еще более сильно ионизированные химические элементы, в частности, пятикратно ионизированный аргон — атомы газа, потерявшие пять из 18 электронов. Для формирования таких ионов требуются высокоэнергетические фотоны.
Чтобы создать ионы, которые мы наблюдали в выбросах, было ясно, что в центре остатка SN 1987A должен быть источник высокоэнергетического излучения. В статье мы обсуждаем различные возможности, находя что вероятны лишь несколько сценариев, и все они связаны с новорожденной нейтронной звездой
Клаас Франссон, соавтор исследования из Стокгольмского университета
Исследователи отмечают, что это первое наблюдение высокоэнергетического излучения молодой нейтронной звезды. Они продолжат изучать объект и надеются, что анализ позволит уточнить модели коллапса звезд во время взрыва сверхновых, лучше понять не только SN 1987A, но и все похожие звездные взрывы.
