Крабовидная туманность (изображение MIRI и NIRCam). Изображение предоставлено: ЕКА/Информационный центр Хаббла
Группа ученых использовала космический телескоп Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA для анализа состава Крабовидной туманности, остатка сверхновой, расположенной на расстоянии 6500 световых лет в созвездии Тельца. Используя MIRI телескопа (прибор среднего инфракрасного диапазона) и NIRCam (камеру ближнего инфракрасного диапазона), команда собрала данные, которые помогают пролить свет на историю Крабовидной туманности.
Крабовидная туманность является результатом коллапса ядра сверхновой, который привел к гибели массивной звезды. Сам взрыв сверхновой наблюдался на Земле в 1054 году нашей эры и был достаточно ярким, чтобы его можно было увидеть днем. Гораздо более слабый остаток, наблюдаемый сегодня, представляет собой расширяющуюся оболочку из газа и пыли и исходящий ветер, движимый пульсаром, быстро вращающейся и сильно намагниченной нейтронной звездой.
Крабовидная туманность также весьма необычна. Ее нетипичный состав и очень низкая энергия взрыва ранее заставляли астрономов полагать, что это сверхновая с захватом электронов — редкий тип взрыва, который возникает в звезде с менее развитым ядром из кислорода, неона и магния, а не с более типичным железным ядром.
Предыдущие исследования рассчитали общую кинетическую энергию взрыва на основе количества и скорости сегодняшнего выброса. Астрономы пришли к выводу, что взрыв имел относительно низкоэнергетический характер (менее одной десятой энергии обычной сверхновой) и что масса родительской звезды находилась в пределах восьми-десяти масс Солнца, то есть в узком диапазоне. линия между звездами, которые производят мощную сверхновую -испытывают смерть, и теми, кто этого не делает.
Однако существуют несоответствия между теорией сверхновой с захватом электронов и наблюдениями звезды Рака, особенно наблюдаемым быстрым движением пульсара. В последние годы астрономы также улучшили свое понимание сверхновых с коллапсом железного ядра и теперь полагают, что этот тип также может производить взрывы низкой энергии, при условии, что масса звезды достаточно мала.
Чтобы уменьшить степень неопределенности относительно звезды-прародителя Звезды Крабовидной и природы взрыва, научная группа использовала спектроскопические возможности Уэбба, чтобы обнаружить две области во внутренних волокнах Звезды Крабовидной.
Теории предсказывают, что из-за различного химического состава ядра сверхновой, захватившей электроны, соотношение никеля и железа (Ni/Fe) должно быть намного выше, чем соотношение, измеренное на нашем Солнце (которое содержит эти элементы из предыдущих поколений звезды). Исследования конца 1980-х и начала 1990-х годов измеряли соотношение Ni/Fe в звезде Рака с использованием оптических и ближних инфракрасных данных и обнаружили высокое соотношение Ni/Fe, которое, по-видимому, благоприятствует сценарию сверхновой с захватом электронов.
Телескоп Уэбб с его чувствительными инфракрасными возможностями в настоящее время продвигает исследования Крабовидной туманности. Команда использовала спектроскопические возможности MIRI для измерения эмиссионных линий никеля и железа, что привело к более надежной оценке соотношения содержания Ni/Fe. Они обнаружили, что это соотношение все еще повышено по сравнению с Солнцем, но лишь немного и намного ниже по сравнению с предыдущими оценками.
Изображение Крабовидной туманности, полученное камерами Уэбба NIRCam и MIRI, со стрелками компаса, масштабом и цветовой маркировкой для справки. Изображения предоставлены: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Т. Темим (Принстонский университет)
Пересмотренные значения согласуются с захватом электронов, но не исключают взрыва с коллапсом железного ядра у звезды с такой же малой массой. (Более энергичные взрывы более массивных звезд, вероятно, приведут к соотношению Ni/Fe, близкому к солнечному.) Необходимы дальнейшие наблюдательные и теоретические работы, чтобы различить эти две возможности.
Помимо сбора спектральных данных из двух небольших областей внутри Крабовидной туманности для измерения соотношения численности, телескоп также наблюдал за более широкой средой остатка, чтобы понять детали синхротронного излучения и распределения пыли.
Изображения и данные, собранные MIRI, позволили команде изолировать выбросы пыли внутри краба и впервые отобразить их в высоком разрешении. Сфотографировав выбросы теплой пыли с помощью Уэбба и даже объединив их с данными космического телескопа Гершель о более холодных пылинках, команда создала всестороннюю картину распределения пыли: самые внешние нити содержат относительно более теплую пыль, в то время как более холодные частицы преобладают вблизи центра.
Работа была опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Информация от: ЕКА/Информационным центром Хаббла.
