Уэбб обнаружил удивительные структуры выбросов и CO в молодой сверхновой Кассиопеи А

Институт SETI объявил о последних результатах космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) по остатку сверхновой Кассиопея А (Cas A). Эти наблюдения за самой молодой из известных сверхновых с коллапсом ядра в Млечном Пути дают представление об условиях, которые приводят к образованию и разрушению молекул и пыли в выбросах сверхновых.

Результаты исследования меняют наше понимание образования пыли в ранней Вселенной в галактиках, открытых JWST через 300 миллионов лет после Большого взрыва. Исследователи считают, что сверхновые, подобные тем, что сформировали Cas A, являются важными источниками пыли, наблюдаемой в далеких галактиках с большим красным смещением. Эти новые результаты бросают вызов предположению, что пыль исходит в основном от промежуточных звезд на асимптотической ветви гигантов (AGB) в современных галактиках.

«Удивительно, насколько ярким является излучение угарного газа, обнаруженное с помощью NIR-изображений и спектроскопии JWST. «Он показывает несколько десятков синусоидальных структур фундаментальных линий вращательной вибрации CO», — сказал доктор. Джоххи Ро, учёный из Института SETI, который руководил этим исследованием. «Узоры выглядят так, будто они были созданы искусственно».

Ключевые выводы включают в себя:

Молекулярное образование CO: данные показывают, что во внешних слоях больше газа CO, чем аргона, а это означает, что молекулы CO образуются снова после волны отдачи. Эти данные важны для понимания того, как происходит охлаждение и пылеобразование после взрыва сверхновой. На изображениях видно, что молекулы CO снова формируются за волной отдачи и, возможно, защищают пыль в выбросах.

Детальная спектроскопия: спектры NIRSpec-IFU двух значительных областей Cas A показывают различия в образовании элементов. Обе области имеют сильные сигналы газа CO и содержат различные ионизированные элементы, такие как аргон, кремний, кальций и магний. Фундаментальные линии CO представляют собой несколько десятков синусоидальных паттернов фундаментальных линий вращательных колебаний CO с лежащим в их основе континуумом из-за высокой скорости молекул CO.

Анализ температуры: исследования показывают, что температура, основанная на выбросах CO, составляет около 1080K. Это помогает нам понять, как пыль, молекулы и высокоионизированный газ взаимодействуют в сверхновых. Однако авторы также находят линии колебаний в линиях с большим вращением (J=90), особенности которых встречаются между 4,3 и 4,4 микрометрами. Эти линии указывают на наличие более горячей (4800 К) температурной компоненты, что позволяет предположить одновременное образование и пополнение СО. CO с таких высоких уровней вращения был впервые обнаружен в Cas A с помощью новой спектроскопии JWST.

Сверхновые, подобные Cas A, расположенные на расстоянии 11 000 световых лет от нас, представляют собой взрывы, которые происходят, когда массивная звезда достигает конца своей жизни около 350 лет назад. В так называемом сверхновом с коллапсом ядра внутренняя часть звезды коллапсирует внутрь под действием силы тяжести, как только ядерное топливо, питающее звезду, израсходовано. Отдача от этого коллапса выбрасывает внешнюю оболочку звезды в космос в результате взрыва, который может быть ярче, чем целая галактика.

«Наблюдение такого горячего CO в остатках молодой сверхновой действительно примечательно и позволяет предположить, что образование CO все еще происходит через тысячи лет после взрыва», — сказал Крис Эшалл, доцент Технологического института Вирджинии.

«Объединение таких впечатляющих наборов данных с предыдущими наблюдениями сверхновых JWST позволит нам понять пути образования молекул и пыли способами, которые раньше были невозможны».

Революционные изображения и спектроскопия

Наблюдения проводились с использованием приборов JWST для камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и среднего инфракрасного диапазона (MIRI), а также детальной спектроскопии спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) с интегральными полевыми единицами (IFU). Команда нанесла на карту сложные структуры синхротронного излучения (свет, излучаемый, когда заряженные частицы, такие как электроны, ускоряются до высоких скоростей в сильных магнитных полях), богатых аргоном выбросов и молекул угарного газа (CO) в Cas A. Изображения показывают очень подробные изображения. и сложные узоры Раковины, отверстия и нити, подчеркивающие производительность JWST.

Сон Хён Пак, аспирант Сеульского национального университета в Южной Корее, работал с Ро над моделированием свойств CO.

Новые наблюдения подчеркивают сложные и конкурирующие молекулярные процессы формирования и разрушения остатков сверхновых. Молекулы CO, хотя и не приводят напрямую к образованию пыли, являются важными индикаторами охлаждения и химических процессов, которые в конечном итоге приводят к конденсации пыли.

Хотя это исследование открывает новые перспективы, дебаты о том, в какой степени сверхновые способствуют образованию пыли в ранней Вселенной, продолжаются. Исследователи продолжат изучать эти явления с помощью будущих наблюдений и исследований, чтобы раскрыть тайны образования космической пыли и молекул.

Результаты были опубликованы на этой неделе в The Astrophysical Journal Letters.

Информация от: Институтом SETI