У близкой сверхновой доказали существование нейтронной звезды в центре

Вспышка сверхновой — впечатляющее событие, происходящее в конце эволюции некоторых звезд. В ходе вспышки выделяется огромное количество энергии, звезда на короткое время повышает свою светимость на несколько порядков и выбрасывает вещество из своей внешней оболочки в окружающее космическое пространство. В результате на месте звезды-прародительницы может остаться карликовая или нейтронная звезда, черная дыра или совсем ничего.

Сверхновая II типа SN 1987A расположена в Большом Магеллановом Облаке, соседней спутниковой карликовой галактике. Это самая последняя из известных сверхновых в Местной группе галактик, свет от которой достиг Земли 23 февраля 1987 года, ровно 37 лет назад. Благодаря тому что сверхновая была довольно яркой и близкой, ее можно было наблюдать невооруженным глазом.

За несколько часов до того, как SN 1987A наблюдали визуально, на детекторе LSD под горой Монблан зарегистрировали нейтрино, свидетельствующие об образовании — на месте звезды-прародительницы, массой не менее восьми солнечных — нейтронной звезды. Однако регистрация нейтрино — лишь косвенное доказательство. В то же время прямые наблюдения были невозможны из-за пыли, образовавшейся после взрыва. А значит до сих пор точно неизвестно, что осталось на месте сверхновой, нейтронная звезда или черная дыра. 

Поэтому международная группа астрономов в своей новой работе изучила остатки сверхновой SN 1987A, основываясь на наблюдательных данных орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб». Наблюдение в инфракрасном диапазоне позволило ученым найти доказательства присутствия ионизированных атомов аргона и серы недалеко от места взрыва звезды-прародительницы. О результатах наблюдения и своих выводах исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале Science.

Комбинация изображения сверхновой SN 1987A, полученного космическим телескопом «Хаббл», и компактного источника аргона / © HST/JWST/J. Larsson

Авторы исследования смоделировали различные сценарии ионизации аргона и серы в остатках сверхновой и нашли лишь две возможные причины. Электроны с внешней оболочки атомов могли выбить (тем самым сделав из них ионы) либо ультрафиолетовое и рентгеновское излучение остывающей нейтронной звезды (фотоионизация), либо ветра релятивистских частиц, ускоренных быстро вращающейся нейтронной звездой (пульсарные ветровые туманности). В любом случае полученные данные однозначно свидетельствуют о присутствии нейтронной звезды в центре остатка SN 1987A.

«Сверхновые признаны основными источниками химических элементов во Вселенной, поэтому мы хотим получить их правильные модели. Нет другого объекта, подобного нейтронной звезде в сверхновой SN 1987А, который был бы так близок к нам и сформировался так недавно. Причем поскольку окружающий ее материал расширяется со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, со временем мы увидим еще больше деталей», — пояснили авторы исследования.