Те, кого считали мертвыми, светят дольше
Все имеет начало и конец, даже в космосе. Или нет? По крайней мере, судя по всему, звезда, которая фактически умерла, все еще может излучать сильные всплески радиации - спустя 325 лет после того, как она погибла в космическом взрыве. Смерть Кассиопеи А была зрелищной, но ничего особенного: как и любая очень массивная звезда, объект, находящийся на расстоянии 11 000 световых лет, закончил свою короткую, но интенсивную жизнь сильным взрывом - сверхновой. Энергия, высвобождаемая во время такого события, огромна и производит достаточную яркость, чтобы на короткое время затмить всю галактику. Остается расширяющаяся оболочка из пыли и газа и нейтронная звезда, так сказать, скелет взорвавшейся звезды.
Кассиопея А - самый молодой из известных остатков сверхновой в Галактике, прототип гравитационного коллапса массивной звезды и один из наиболее изученных объектов на небе. Тем удивительнее открытие, сделанное учеными из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге и их коллегами из США. Исследователи более внимательно изучили звезду с помощью космического телескопа Спитцер, чем раньше, и обнаружили, что остаток звезды, взорвавшейся в 1680 году, не находится в спящем состоянии, а должен был иметь по крайней мере один мощный всплеск энергии не более чем за 50 лет. назад.
«Раньше считалось, что нейтронная звезда в центре Кассиопеи А больше не активна и медленно остывает», - говорит член команды Оливер Краузе. «С помощью «Спитцера» мы обнаружили, что взорвавшаяся звезда все еще, так сказать, находится в предсмертной агонии и зажигает последний захватывающий фейерверк вблизи себя мощными всплесками радиации."
Остаток сверхновой типа II, такой как Кассиопея А, обычно состоит из двух частей: светящейся внешней оболочки, образованной расширяющейся оболочкой взорвавшейся звезды, и центрального объекта всего в несколько километров в поперечнике, но огромной плотности - нейтронная звезда. Астрономам давно казалось странным, что звезда, ответственная за остаток сверхновой Кассиопеи А, оказалась необычно тихой вскоре после своей насильственной и эффектной смерти в 1680 году. Но внешность была обманчива.
Используя так называемое инфракрасное эхо, можно проследить путь энергетической волны через пыльную межзвездную среду, например, когда вспыхивает активная звезда или когда взрывается сверхновая. Расширяющаяся высокоэнергетическая вспышка света (считается, что это гамма-лучи) последовательно нагревает беспорядочно распределенные облака газа и пыли, когда они проходят через окрестности, заставляя их нагреваться и светиться в инфракрасном диапазоне. Со временем это оставляет след из нитей, которые загораются и снова гаснут, отмечая распространение огненного шара от его источника. Такое инфракрасное эхо было обнаружено вокруг Кассиопеи А. Это самое большое из когда-либо наблюдавшихся и первое эхо вокруг относительно старой сверхновой.
После тщательного анализа данных наблюдений астрономы обнаружили как минимум два независимых эха. Один, по-видимому, связан с самим взрывом сверхновой в 1680 году, другой - с более поздними вспышками звездного трупа в Кассиопее А, один из которых, должно быть, произошел около 1953 года. Похоже, это указывает на то, что центральный источник в Кассиопее А является «мягким гамма-повторителем». Такие объекты, по-видимому, представляют собой нейтронные звезды с сильными магнитными полями, так называемые магнетары, на трясущихся поверхностях которых через неравные промежутки времени наблюдаются сильные всплески гамма-излучения.
Команда астрономов Оливера Краузе впервые обнаружила компактные запутанные пылевые нити на инфракрасном изображении, полученном прибором MIPS на борту Spitzer. На наземном снимке, полученном несколько месяцев спустя, эти пылевые нити двигались почти со скоростью света - первый признак инфракрасного эха. Только дальнейшие записи с новой инфракрасной камерой Omega2000 на 3,5-метровом телескопе немецко-испанской обсерватории Калар-Альто и с помощью Spitzer ясно показали, что сама пыль не двигалась. Скорее, нити были нагреты волной энергии, бегущей со скоростью света, вспыхивая, а затем исчезая, создавая видимость движения: инфракрасное эхо.
Движения инфракрасных нитей являются одними из самых характерных, когда-либо наблюдаемых у объектов за пределами нашей Солнечной системы. В то время как обычно требуются годы или даже столетия, чтобы отследить движение даже самых близких звезд, в случае эха вокруг Кассиопеи А достаточно нескольких недель, чтобы обнаружить значительные изменения.
Исследователи надеются узнать больше о природе центрального источника Кассиопеи из изображений. Эхо, наблюдаемое космическим телескопом, по-видимому, указывает на существование магнетара в Кассиопее А. Магнетары трудно найти и изучить, особенно когда они больше не связаны с местом своего рождения. Если астрономы действительно обнаружат такой объект в центре Кассиопеи А, он станет первым, кто точно узнает, когда и из какой звезды он образовался. Наблюдаемая биполярная структура нагретых нитей свидетельствует о том, что волна возбуждающей энергии оказалась сфокусированной и направленной. Другая возможность состоит в том, что вещество, возбужденное в настоящее время для свечения, само имеет наблюдаемое, преимущественно биполярное, распределение. Это можно объяснить сильными коллимированными ветрами от массивной звезды перед ее взрывом.
Дополнительные наблюдения с помощью космического телескопа и наземных обсерваторий помогут разгадать тайну светового эха и его загадочного происхождения. © Общество Макса Планка
Общество Макса Планка (MPG) является учреждением фундаментальных исследований, финансируемым в основном федеральным правительством и правительствами штатов. Он управляет примерно восемьюдесятью институтами Макса Планка.