7.5K
Сверхновые, грандиозные финалы короткой, но яркой жизни массивных звезд, являются одними из самых катастрофических событий во Вселенной. Однако, хотя сверхновые знаменуют смерть звезд, они также способствуют рождению новых элементов и образованию новых молекул.
В феврале 1987 года астрономы стали свидетелями одного из таких событий внутри Большого Магелланова Облака, карликовой галактики, расположенной примерно в 160 000 световых годах от Земли.
В течение следующих 30 лет наблюдения за остатком взрыва SN 1987A выявили невиданные ранее подробности смерти звезды и то, как атомы (такие как углерод, кислород и азот), созданные в результате вспышки, разлетаются по космосу и объединяются в новые молекулы и пыль. Эти микроскопические частицы в конечном итоге найдут свое пристанище в будущих поколениях светил и планет.
Недавно астрономы использовали массив телескопов ALMA, чтобы исследовать сердце сверхновой SN 1987A. Способность ALMA видеть удивительно тонкие детали позволила ученым создать сложную трехмерную модель вновь образованных молекул внутри остатка сверхновой.
«До взрыва SN 1987A астрономы знали гораздо меньше о том, как эти события изменяют межзвездное пространство и как горячие, светящиеся обломки погибшей звезды остывают и производят новые молекулы. Благодаря ALMA мы можем увидеть холодную «звездную пыль» в момент ее образования, раскрывая важную информацию о самой звезде и о том, как сверхновые создают основные строительные блоки планет», – рассказывает Реми Индебту из Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO).
Сверхновая – смерть ради жизни
Галактики могут быть необычайно богаты пылью. Считается, что первоначальный источник этой пыли, особенно в ранней Вселенной – сверхновые звезды. Однако, до наблюдений SN 1987A не удавалось получить прямого доказательства способности сверхновой производить большие количества пыли. Наблюдения с телескопом ALMA предоставили такое доказательство.
«Причина, по которой некоторые галактики выглядят именно так, какими мы их видим сегодня, в значительной степени обусловлена сверхновыми, которые взорвались в них. Хотя менее 10% звезд вспыхивают сверхновыми, тем не менее они являются ключом к эволюции галактик», – пояснил Реми Индебту.
В наблюдаемой Вселенной сверхновые довольно распространены, но поскольку они появляются примерно раз в 50 лет в галактиках схожих по размеру с Млечным Путем, у астрономов есть очень мало возможностей изучить их от начальной стадии до стадии достаточного охлаждения, чтобы образовывать новые молекулы.
Трехмерное изображение SN 1987A
На протяжении десятилетий радио-, оптические и рентгеновские обсерватории изучали SN 1987A, но пыль затрудняла наблюдение сердца сверхновой. Однако, используя беспрецедентные разрешение и чувствительность телескопа ALMA, астрономы смогли заглянуть за завесу тайны. Исследователи смогли изучить обилие и местоположение вновь образованных молекул, в частности моноксида кремния (SiO) и окиси углерода (СО), которые ярко светятся в субмиллиметровых волнах.
Изображение и анимация, созданные на основе данных ALMA, показывают огромные хранилища SiO и CO в отдельных, запутанных комках в ядре SN 1987A. И хотя ранее ученые с помощью моделирования предсказывали процесс образования и регионы появления этих молекул, с помощью ALMA они наконец смогли захватить изображения с достаточно высоким разрешением, чтобы подтвердить структуру внутри остатка и протестировать свои модели.
Новые сведения о SN 1987A
Предыдущие наблюдения подтвердили, что SN 1987A произвела огромное количество пыли. Новые данные дают еще более подробную информацию о том, как сверхновая формирует пыль, а также о типе молекул, обнаруженных в остатке.
«Одна из наших целей состояла в том, чтобы найти новые молекулы. Мы ожидали обнаружить монооксид углерода и окись кремния, так как находили эти молекулы ранее», – сказал Реми Индебту. Однако, неожиданно для себя астрономы нашли молекулы формиил катиона (HCO+) и монооксида серы (SO), которые не наблюдали ранее.
«Эти молекулы никогда не выявлялись в остатке молодой сверхновой. HCO+ особенно интересен, потому что его образование требует наиболее сильного смешивания во время взрыва», – отметил Реми Индебту. Звезды выковывают элементы в отдельных слоях. Когда звезда вспыхивает сверхновой, эти некогда четко разделенные слои подвергаются сильному смешиванию, что помогает создать среду, необходимую для образования молекул и пыли.
По оценкам астрономов, примерно 1 из 1000 атомов кремния от взорвавшейся звезды теперь заключен в свободно плавающих молекулах SiO, подавляющая же часть уже входит в состав пылевых зерен. Но даже небольшое количество SiO, которое было зафиксировано, в 100 раз больше прогнозируемого моделями.
Новые данные также показали, что более 10% углерода внутри остатка SN 1987A в настоящее время находится в молекулах СО, и лишь несколько атомов на миллион – в молекулах HCO+.
Новые вопросы и будущие исследования
Несмотря на то, что новые наблюдения ALMA проливают свет на SN 1987A, остается ряд вопросов: насколько распространены SO и HCO+ и существуют ли молекулы, которые пока не обнаружены?
Будущие наблюдения ALMA на разных длинах волн также помогут определить, какой компактный объект, пульсар или нейтронная звезда, находится в центре остатка. Сверхновая, вероятно, создала один из этих плотных объектов, но пока они не были обнаружены.