Асимметричная эмиссионная туманность Кассиопея А

Кассиопея A - это груда потрясающе красивых космических развалин, оставшихся 11000 лет назад после взрыва сверхновой. НАСА выпустила эффектные изображения этой туманности, по-новому освещающие её историю.

Когда звезда умирает, она ещё долго "загрязняет" окружающее пространство. Если происходит гравитационный коллапс, ядро разваливается. Внешние слои выбрасываются в пространство, остаётся лишь туманность. Космический телескоп сделал новые фотографии такой туманности, измерив при этом излучение. Интерпретация этих данных представлена учеными в журнале "Nature". Результаты удивительны: они указываю на турбулентный взрыв.

Снимок эмиссионной туманности Кассиопея А, оставшейся после взрыва сверхновой. Синие области - излучение радиоактивного титана, измеренные телескопом "NuStar"
Фото: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Объектом исследования является Кассиопея A, эмиссионная туманность, прозванная Cas A. Примерно 11.000 лет назад взорвалась звезда. Вероятно, в 1671 это можно было бы наблюдать с Земли, но зрелище закрывали газопылевые облака. Ученые реконструировали взрыв, измерили излучение и наблюдали за частицами.

Взрыв сверхновой: вероятно, взорвалась массивная звезда, содержавшая железо, кремний и другие элементы и осталась туманность Кассиопея А
Фото: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Сравнение снимков двух телескопов

Астрономы установили "Nuclear Spectroscopic Telescope Array" на Cas A. Телескоп "NuStar" с 2012 года находится в космосе. Его задача - исследовать черные дыры. Для этой цели он измеряет слабое излучение. Кроме того, телескоп использует два оптических датчика. "Nustar" вел наблюдения за Cas A осенью 2012 и весной 2013 - в общей сложности две недели. Он сделал новые сенсационные снимки, опубликованные НАСА.

"Радиоактивный пепел, который мы наблюдали, возник при взрыве звезды", - поясняет Брайан Грефенштетт (Brian Grefenstette) - Калифорнийский институт технологий. Ученые измерили распределение изотопов титана типа Ti-44-м. Они возникают, если при коллапсе звезды сгорает кремний. Параллельно возникает железо, которое нагревается возвращающейся ударной волной.

Телескопы "Чандра" и "NuStar" дополняют друг друга: "Чандра" фиксирует сильную световую энергию, а "NuStar" захватывает более слабые волны
Фото: NASA/ JPL-Caltech

"Это говорит о том, как выглядело ядро коллапсирующей звезды, когда она взорвалась", - поясняет Грефенштетт. Ученые сравнили данные со старыми снимками телескопа "Чандра". который измеряет более сильное излучение - в том числе железа, если оно достаточно горячее. Комбинация изображений позволяет больше узнать об истории туманности.

Железо, кремний, ионы титана: два первых изображения основаны на данных телескопа "Чандра"
Фото: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Обсуждаются два варианта сверхновой

Первый предполагает, что при взрыве из звезды появились, образуя ось, два джета (струи). В этом случае взрыв протекал бы симметрично, то есть равномерно во все стороны. Соответственно, так же должны были распределиться в пространстве остатки звезды. Исследователи ожидали, что распределение горячего железа и изотопов титана будут взаимосвязаны. Однако этого не произошло.

Данные телескопа "NuStar" шокировали ученых: они ожидали увидеть совпадение в распределении железа и титана, однако, этого не произошло
Фото: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Во втором варианте сверхновой энергия и масса "впрыскиваются" в космическое пространство диффузно. И данные "NuStar" указывают именно на такую последовательность. Асимметрия в эмиссионных облаках после сверхновой будет наблюдаться ещё некоторое время. Измерения Cas A должны помочь её объяснить.

Два варианта взрыва сверхновой: модель с джетами (слева) и с диффузным выбросом в разных направлениях. Данные телескопа "NuStar" показывают последнее, так как ионы титана распределены неравномерно
Фото: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO/SkyWorks Digital/ Christian Ott

Железо и изотоп титана возникают вблизи друг друга. Если джеты вылетают из взрыва симметрично, то должна быть связь этих элементов при распределении. Одним из возможных объяснений её отсутствия может быть слишком холодное железо, которое не испускает излучения и поэтому осталось вне поля "зрения" телескопа. Но и тогда при достаточной плотности железа это должно быть видно оптически. На основе анализа данных у учёных напрашивается вывод, что Cas А возникла не в результате взрыва с выбросом джетов, пишет spiegel.de.