JWST знайшов нейтронну зірку в залишках наднової SN1987a

Наднова 1987a залишила після себе нейтронну зорю, і JWST нарешті знайшов її, пропонуючи астрономам найкращий шанс дослідити ранні дні цього астрономічного явища. Хоча старіші залишки наднових у нашій галактиці надають набагато ближчі можливості для вивчення матерії в її найекстремальнішій формі, це допомагає побудувати картину вибуху, про яку ми маємо найдетальніші дані.

Наднові зорі, що утворюються в результаті загибелі гігантських зірок, породжують або нейтронні зорі, або чорні діри, залежно від маси та складу їхнього попередника. У 1987 році ми вперше отримали архівні зображення зорі-попередниці до вибуху, і її оціночна маса вказувала на те, що нейтронна зоря була більш імовірною. Тривалість нейтринного сплеску, який супроводжував вибух – і змінив наші знання про ці загадкові частинки – також свідчила на користь нейтронної зорі.

Відтоді астрономи шукали цей об’єкт, але знаходили лише непрямі докази у вигляді туманності пульсарного вітру, яку створюють деякі нейтронні зорі. Згідно з нещодавно опублікованими дослідженнями, JWST змінив цю ситуацію.

Хмари газу і пилу, викинуті SN 1987a, були популярною мішенню для телескопів, які бачать південне небо після цієї події. JWST приєднався до цієї роботи невдовзі після її початку, виявивши замкову щілину і кільця в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль. Він також виявив структури півмісяця, які не були помічені раніше, і натяки, які дали надію на виявлення самої нейтронної зірки.

Тепер команда під керівництвом професора Майка Барлоу з Університетського коледжу Лондона виявила в цих спостереженнях емісійні лінії від високоіонізованого аргону і сірки. Хоча випромінювання цих газів не походить від самого об’єкта, воно вказує на те, що вони освітлюються джерелом рентгенівського та ультрафіолетового світла. Нейтронні зорі мають два процеси, за допомогою яких вони можуть виробляти таке високоенергетичне випромінювання, але чорні діри не мають жодного.

“Це випромінювання може виходити з поверхні гарячої нейтронної зорі, що нагрівається до мільйона градусів, а також з туманності пульсарного вітру, яка могла утворитися, якщо нейтронна зоря швидко обертається і тягне за собою заряджені частинки”, – сказав Барлоу в своїй заяві. З’ясування того, що є причиною, буде пріоритетним завданням у майбутньому.

Пошук нейтронних зірок у залишках наднових може бути складним завданням; перед смертю зірки, які стають надновими, часто викидають величезну кількість матеріалу, який може приховати те, що відбувається в ядрі. У випадку 1987a це ще більше ускладнюється екваторіальним кільцем, яке, як вважають, складається з матеріалу, викинутого 20 000 років тому, коли зоря, що стала 1987a, поглинула супутника.

Частина викинутого попередницею 1987a матеріалу зіткнулася з екваторіальним кільцем на такій високій швидкості, що спричинила появу рентгенівського випромінювання. Попередні спостереження зафіксували випромінювання аргону, освітленого рентгенівськими променями, але не змогли визначити, чи вони походять від підозрюваної нейтронної зорі, чи від зіткнення з екваторіальним кільцем.

Чудова роздільна здатність JWST змінила цю ситуацію, виявивши компонент, розподіл і блакитний зсув якого вказують на те, що він походить з центру залишку. Промовистим є також той факт, що таким чином було виявлено лише аргон і сірку. Обидва ці гази утворюються внаслідок синтезу кисню і кремнію, а тому знаходяться у внутрішньому ядрі викиду наднової, утворюючись дуже пізно в процесі формування наднової. Для того, щоб ці гази були освітлені чимось позаду них, з нашої точки зору, джерело повинно знаходитися в самому серці залишку.

Величина блакитного зсуву в емісійних лініях вказує на те, що нейтронна зоря пережила “поштовх при народженні”. Це звичайне явище для чорних дір і нейтронних зірок, яке змушує їх рухатись швидше, ніж середня швидкість навколишнього матеріалу.