Кассиопея А (изображение NIRCam). Фото: Космический телескоп Уэбба.
Объекты в космосе раскрывают разные аспекты своего состава и поведения на разных длинах волн света. Остаток сверхновой Кассиопея А (Cas A) — один из наиболее хорошо изученных объектов Млечного Пути во всем спектре длин волн. Однако в изодранных останках звезды все еще спрятаны секреты.
Последние открываются с помощью одного из новейших инструментов в арсенале исследователей — космического телескопа Джеймса Уэбба, а недавний взгляд Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне поразил исследователей.
Остаток сверхновой Кассиопея А (Cas A) сияет на новом изображении, полученном космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА, подобно блестящему круглому украшению, готовому к размещению в идеальном месте на праздничной елке.
В рамках праздников в Белом доме в 2023 году первая леди США доктор Джилл Байден представила первый в истории Адвент-календарь Белого дома. Чтобы продемонстрировать «Магию, Чудо и Радость» курортного сезона, доктор Байден и НАСА празднуют это новое изображение от Уэбба.
Хотя все ярко, эта сцена не похожа на пресловутую тихую ночь. Изображение Cas A, полученное с помощью NIRCam (камеры ближнего инфракрасного диапазона) Уэбба, отображает этот звездный взрыв с разрешением, ранее недостижимым на этих длинах волн. Этот снимок с высоким разрешением раскрывает сложные детали расширяющейся оболочки материала, врезающейся в газ, выделяемый звездой, прежде чем она взорвалась.
Cas A — один из наиболее хорошо изученных остатков сверхновых во всем космосе. За прошедшие годы наземные и космические обсерватории, в том числе рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра», космический телескоп «Хаббл» и вышедший из эксплуатации космический телескоп «Спитцер», собрали многоволновую картину остатка объекта.
Однако сейчас астрономы вступили в новую эру в изучении Cas A. В апреле 2023 года MIRI (средний инфракрасный прибор) Уэбба начал эту главу, раскрывая новые и неожиданные особенности внутренней оболочки остатка сверхновой. Многие из этих особенностей невидимы на новом изображении NIRCam, и астрономы выясняют, почему.
«Как осколки стекла»
Инфракрасный свет невидим для наших глаз, поэтому процессоры изображений и ученые переводят эти длины волн света в видимые цвета. На этом новейшем изображении Cas A цвета были назначены различным фильтрам NIRCam, и каждый из этих цветов намекает на различную активность, происходящую внутри объекта.
На первый взгляд изображение NIRCam может показаться менее красочным, чем изображение MIRI. Однако это просто сводится к длинам волн, на которых материал объекта излучает свет.
Наиболее заметные цвета на новом изображении Уэбба — это сгустки ярко-оранжевого и светло-розового цветов, составляющие внутреннюю оболочку остатка сверхновой. Острый взгляд Уэбба позволяет обнаружить мельчайшие сгустки газа, состоящего из серы, кислорода, аргона и неона, из самой звезды.
В этот газ включена смесь пыли и молекул, которые в конечном итоге станут компонентами новых звезд и планетных систем. Некоторые нити обломков слишком малы, чтобы их мог различить даже Уэбб, а это означает, что их диаметр сопоставим или меньше 10 миллиардов миль (около 100 астрономических единиц). Для сравнения: вся Кас А имеет диаметр 10 световых лет или 60 триллионов миль.
«Благодаря разрешению NIRCam мы теперь можем видеть, как умирающая звезда полностью разбилась во время взрыва, оставив после себя нити, похожие на крошечные осколки стекла», — сказал Дэнни Милисавлевич из Университета Пердью, возглавляющий исследовательскую группу. «Это действительно невероятно, после всех этих лет изучения Кас А теперь раскрыть эти детали, которые дают нам преобразующее понимание того, как взорвалась эта звезда».
Скрытый зеленый монстр
При сравнении нового изображения Cas A, полученного Уэббом в ближнем инфракрасном диапазоне, с изображением в среднем инфракрасном диапазоне, его внутренняя полость и внешняя оболочка на удивление лишены цвета.
Окраины основной внутренней оболочки, которые на изображении MIRI выглядели темно-оранжевыми и красными, теперь выглядят как дым от костра. Это место, где взрывная волна сверхновой врезается в окружающий околозвездный материал. Пыль в околозвездном материале слишком холодная, чтобы ее можно было обнаружить непосредственно в ближнем инфракрасном диапазоне, но она светится в среднем инфракрасном диапазоне.
Исследователи говорят, что белый цвет — это свет синхротронного излучения, которое излучается во всем электромагнитном спектре, включая ближний инфракрасный диапазон. Он создается заряженными частицами, движущимися с чрезвычайно высокими скоростями по спирали вокруг силовых линий магнитного поля. Синхротронное излучение также видно в пузырькообразных оболочках в нижней половине внутренней полости.
Также в ближнем инфракрасном диапазоне не видна петля зеленого света в центральной полости Cas A, которая светилась в среднем инфракрасном диапазоне, которую исследовательская группа прозвала Зеленым монстром. Эта особенность была описана исследователями как «сложная для понимания» во время их первого просмотра.
Хотя «зеленый» цвет Зеленого монстра не виден в NIRCam, то, что осталось в ближнем инфракрасном диапазоне в этой области, может дать представление о загадочной особенности. Круглые отверстия, видимые на изображении MIRI, на изображении NIRCam слабо очерчены белым и фиолетовым излучением — это представляет собой ионизированный газ. Исследователи полагают, что это происходит из-за того, что обломки сверхновой прорываются сквозь нее и формируют газ, оставленный звездой перед ее взрывом.
-
Кассиопея А (изображение NIRCam). Фото: Космический телескоп Уэбба.
-
На этом изображении показаны несколько интересных особенностей остатка сверхновой Кассиопеи А, видимые с помощью NIRCam Уэбба (камера ближнего инфракрасного диапазона): 1) Превосходное разрешение NIRCam позволяет обнаруживать крошечные сгустки газа, состоящего из серы, кислорода, аргона и неона, из звезды. сам. Некоторые нити обломков слишком малы, чтобы их мог разрешить даже Уэбб, а это означает, что их диаметр сопоставим или меньше 10 миллиардов миль (около 100 астрономических единиц). Исследователи говорят, что это отражает то, как звезда разбилась, как стекло, во время взрыва. 2) Круглые отверстия, видимые на изображении MIRI внутри Зеленого монстра, петля зеленого света во внутренней полости Каса А, слабо очерчены белым и фиолетовым излучением на изображении NIRCam — это представляет собой ионизированный газ. Исследователи полагают, что это происходит из-за того, что обломки сверхновой прорываются сквозь нее и формируют газ, оставленный звездой перед ее взрывом. 3) Это одно из немногих световых эхо, видимых на изображении Кас А, полученном NIRCam. Световое эхо возникает, когда свет от давнего взрыва звезды достигает и нагревает далекую пыль, которая светится по мере остывания. 4) NIRCam зафиксировал особенно сложное и большое световое эхо, названное исследователями Baby Cas A. На самом деле она расположена примерно в 170 световых годах позади остатка сверхновой. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Дэнни Милисавлевич (Университет Пердью), Ильза Де Луз (УГент), Теа Темим (Принстонский университет)
-
На этом изображении показано параллельное сравнение остатка сверхновой Кассиопеи А (Cas A), полученного с помощью NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА (камера ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона). Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Дэнни Милисавлевич (Университет Пердью), Ильза Де Луз (УГент), Теа Темим (Принстонский университет)
Бэби Кас А
Исследователи были также совершенно ошеломлены одной интересной особенностью в правом нижнем углу поля зрения NIRCam. Эту большую полосатую каплю они назвали Baby Cas A, потому что она выглядит как потомок главной сверхновой.
Это световое эхо, куда достиг свет от давнего взрыва звезды и согревает далекую пыль, светящуюся по мере остывания. Сложность структуры пыли и очевидная близость Baby Cas A к самому Cas A особенно интригуют исследователей. На самом деле Baby Cas A находится примерно в 170 световых годах позади остатка сверхновой.
Есть также несколько других, более мелких световых отголосков, разбросанных по новому портрету Уэбба.
Остаток сверхновой Cas A расположен на расстоянии 11 000 световых лет в созвездии Кассиопеи. С нашей точки зрения, по оценкам, он взорвался около 340 лет назад.
Информация от: Научным институтом космического телескопа.
