Разгадана тайна звездной пыли

Сверхновая SN2010jl Фото: NASA/STScI

Астрономы впервые наблюдали в реальном времени образование космической пыли в ближайших окрестностях сверхновой, что позволило им объяснить это загадочное явление, происходящее в два этапа. Процесс начинается вскоре после взрыва, но продолжается ещё много лет, пишут исследователи в журнале "Nature".

Мы все состоим из звездной пыли, из элементов, которые и являются строительным материалом для новых небесных тел. Астрономы давно предполагали, что эта пыль образуется при взрыве звезд. Но как именно это происходит и как пылевые частицы не разрушаются в окрестностях галактик, где идёт активное звездообразование, оставалось до сих пор загадкой.

Этот вопрос впервые прояснили наблюдения, сделанные с помощью Very Large Telescope в обсерватории Паранал на севере Чили. Международная исследовательская группа под руководством Кристы Галл (Christa Gall) из датского университета Орхуса исследовали сверхновую, возникшую в 2010 году в галактике, удаленной от нас на 160 млн. световых лет. Исследователи в течение месяцев и первых лет наблюдали остаток взрыва сверхновой с каталожным номером SN2010jl в видимом и инфракрасном световом диапазоне с помощью спектрографа X-Shooter.

„Когда мы комбинировали данные наблюдений, мы смогли сделать первое измерение поглощения различных длин волн в пыли вокруг сверхновой, - объясняет Галл. - Это позволило нам узнать об этой пыли больше, чем известно было раньше". Таким образом стало возможным более подробно изучить различные размеры пылинок и их образование.

Пыль в непосредственной близости от сверхновой возникает в два этапа Фото: © ESO/M. Kornmesser

Как оказалось, пылевые частицы величиной более тысячной доли миллиметра образуются в плотном материале вокруг звезды относительно быстро. Размеры этих частиц удивительно велики для космических пылинок, что делает их устойчивыми к разрушению галактическими процессами. „Наше доказательство возникновения больших частиц пыли вскоре после взрыва сверхновой означает, что должен быть быстрый и эффективный способ их образования", - добавляет соавтор Йенс Хйорт (Jens Hjorth) из Университета Копенгагена. "Но мы пока не понимаем, как именно это происходит."

Тем не менее, у астрономов уже есть теория, базирующаяся на их наблюдениях. Исходя из неё, образование пыли протекает в 2 этапа:

1. Звезда выталкивает материал в своё окружающее пространство незадолго до взрыва. Затем идет и распространяется ударная волна сверхновой, за которой создается прохладная и плотная оболочка газа - окружающая среда, в которые могут конденсироваться и расти пылевые частицы из ранее вытолкнутого материала.
2. На второй стадии, через несколько сотен дней после взрыва сверхновой, добавляется материал, который был выброшен в самим взрывом и происходит ускоренный процесс образования пыли.

«В последнее время астрономы обнаружили много пыли в остатках сверхновых, которые возникли после взрыва. Тем не менее, они также нашли доказательства небольшого количества пыли, которая фактически возникла в самой сверхновой. Новые наблюдения объясняют, как может разрешаться это кажущееся противоречие", - пишет в заключение Криста Галл.

Источник  scinexx.de

Аномалия при взрыве сверхновой звезды SN1987A

1987A Художественное изображание: DDP/ESO/L. Calcada

В 1987 году астрономы обнаружили самый яркий взрыв сверхновой, когда-либо происходивший со времен изобретения телескопа. Теперь легендарный объект был заново исследован. Внутри ученые заметили остатки космического тела.

SN1987A - это одно из самых знаменитых астрономических явлений. Со времен изобретения телескопа 400 лет назад в земном небе не было более яркого звездного взрыва, чем вспышка сверхновой 1987 году. В течение многих лет она была источником материала для увлекательных историй. Теперь астрономы детально изучили световое пятно, применив радиотелескоп.

Результат преподнёс очередной сюрприз: в отличие от многих других сверхновых, SN1987A, по-видимому, не породила черную дыру. Вместо этого, по всей вероятности, в центре облака взрыва находятся компактные остатки звезды. Об этом сообщают в «Astrophysical Journal» астрономы из команды Международного центра исследований радиоастрономии (ICRAR), возглавляемой Джованной Цанардо (Giovanna Zanardo).

Огромные звезды заканчивают своё существование сверхновой. SN1987A находится в Большом Магеллановом Облаке. С помощью австралийского Telescope Compact Array ученые получили одно из подробнейших на сегодняшний день фото остатка сверхновой в радиоволновом диапазоне.

При многих взрывах суперновой возникает черная дыра. Но в 1987А исследователи не обнаружили никаких доказательств существования такого объекта. Вместо этого ученые предполагают, что в центре облака взрыва находится быстро вращающаяся нейтронная звезда, так называемый пульсар.

Звездный взрыв 1987A как естественный ускоритель частиц
Художественное трехмерное изображение: DDP/ESO/L. Calcada

"Остатки сверхновых выступают как естественные ускорители частиц", - разъясняет автор исследования, вице-директор ICRAR Листер Штавелеи-Смит (Lister Staveley-Smith). "Радиоизлучение, которое мы наблюдаем, вызывают электроны, вращающиеся вдоль силовых линий магнитного поля и испускающие при каждом обороте фотон" (фотоны - это частицы света).

Изображения с высоким разрешением, сделанные телескопом ICRAR, показывают исследователям в деталях форму облака взрыва, которое расширяется неравномерно: западная половина облака несётся в пространстве со скоростью почти 7 млн км/час, а восточная часть достигает почти 22 млн км/час. В дальнейшем исследователи с целью более точной идентификации собираются глубже рассмотреть центр остатков взрыва.

Предельная потеря массы перед взрывом сверхновой звезды

Фото: NASA

Сверхновые можно наблюдать во всей Вселенной, но учёные, изучающие их происхождение, часто не знают истории звёзд-предшественниц, так как ни сам взрыв, ни их остатки не дают об этом достаточного количества информации.

Астрономы ищут, в чём причины этого явления и что происходит внутри массивной звезды перед взрывом сверхновой. Наблюдения международной команды исследователей предоставляют возможность взглянуть на физические процессы, которые происходят незадолго до смерти звезды.

Наблюдения учёных

За сорок дней до взрыва сверхновой SN 2010mc автоматический телескоп зарегистрировал у этой звезды сильную вспышку света. Как сообщают астрономы в журнале "Nature", звезда при этом выбросила материю, количество которой составляет около одной сотой массы Солнца.

Сравнение с теоретическими моделями рождения сврхновой

"Короткий промежуток времени между этой потерей массы и взрывом сверхновой подразумевает причинно-следственную связь между этими двумя событиями", - пишут Эран Офек (Eran Ofek) из израильского Института Вейцмана (Weizmann-Institut) в Реховоте (Rehovot) и его коллеги. Исследователи сравнили свои результаты с различными теоретическими моделями. По их мнению, предельная потеря массы указывает на гидродинамическую неустойчивость в последней фазе ядерного синтеза внутри звезд. Поэтому модели, которые не предсказывают такой неустойчивости, должны быть отброшены.

Инфракрасное изображение одной из самых больших и ярких звезд: Pistol Star. Этот тип звезды заканчивает свою жизнь как сверхновая. Выброс массы за месяц до окончательного взрыва позволит астрономам предсказать, когда это произойдет
Фото: DF Figer (UCLA) и др.

Звезды получают энергию путём ядерного синтеза. Сначала из водорода возникает гелий, потом из гелия - углерод и кислород. В массивных звездах этот процесс продолжается вплоть до появления железа. На этом получение энергии прекращается, так как соединение в более тяжелые элементы требует затрат энергии вместо её высвобождения. Недавние процессы слияния в звезде происходили, с астрономической точки зрения, быстро: появление железа произошло примерно за неделю.

Ценная информация о поздних стадиях звёзд перед взрывом сверхновой

До сего времени астрономы исходили из того, что никакие признаки этих недавних процессов соединения не видны на поверхности звезды. Поэтому было невозможно точно предсказать, в какой момент развития звезды произойдёт окончательный взрыв. Работа Офека и его коллег показала, что наблюдение яркости вспышки и потери массы позволит лучше разобраться в том, как протекает эта последняя фаза в жизни звезды, пишет astronomie.de.

Особенности происхождения сверхновых звёзд

 Сверхновая Тихо Фото: NASA/CXC/Rutgers

Сверхновые типа Iа играют важную роль в астрономии, так как их принято использовать в качестве индикаторов расстояния. У учёных сейчас нет сомнений, что этот тип сверхновых образуется вследствие взрыва белого карлика. Но такому взрыву предшествуют две различных модели. Новое исследование показывает, что обе они регулярно встречаются в природе.

Сверхновые типа Ia стали для астрономов своеобразным космическим критерием: они должны, по теории ученых, демонстрировать предсказуемую яркость, так как взрыв и появление сверхновой означает конец звезды определенного типа - белого карлика.