Нейтронная звезда образовалась на глазах астрономов

Астрономы пробились через пылевую завесу к новорождённой нейтронной звезде.

Астрономы пробились через пылевую завесу к новорождённой нейтронной звезде.
Иллюстрация NRAO/AUI/NSF, B. Saxton.

Остаток сверхновой 1987А на разных длинах волн. Вставка показывает излучение горячего центрального объекта.

Остаток сверхновой 1987А на разных длинах волн. Вставка показывает излучение горячего центрального объекта.
Иллюстрация ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan, R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA.

Остаток сверхновой 1987А. Изображение в радиоволнах, видимом свете и рентгеновских лучах. Перевод Вести.Ru.

Остаток сверхновой 1987А. Изображение в радиоволнах, видимом свете и рентгеновских лучах. Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan, R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA.

Астрономы пробились через пылевую завесу к новорождённой нейтронной звезде.
Остаток сверхновой 1987А на разных длинах волн. Вставка показывает излучение горячего центрального объекта.
Остаток сверхновой 1987А. Изображение в радиоволнах, видимом свете и рентгеновских лучах. Перевод Вести.Ru.

Тридцать три года назад астрономы зафиксировали взрыв сверхновой 1987А. И вот недавно они нашли нейтронную звезду, образовавшуюся в этом катаклизме. Это самый молодой подобный объект в истории наблюдений. Некоторое время учёные сомневались, что наблюдают именно нейтронную звезду, но свежая научная работа предоставила очень убедительные тому доказательства.

23 февраля 1987 года астрономы-мужчины (а заодно и астрономы-женщины) получили подарок от Вселенной. В этот день была обнаружена сверхновая 1987А, вспыхнувшая в Большом Магеллановом Облаке – соседней карликовой галактике, спутнике Млечного Пути.

Как известно, гибнущее во вспышке сверхновой светило (вернее, то, что от него осталось) превращается либо в чёрную дыру, либо в нейтронную звезду. Учёные были уверены, что в случае 1987А реализовался второй вариант. Об этом говорил поток нейтрино, зафиксированный земными детекторами одновременно со светом вспышки.

Напомним, что нейтронная звезда – это небесное тело диаметром всего в несколько километров, которое при этом по массе сравнимо с Солнцем. Из-за чудовищной плотности и мощнейшего магнитного поля материя внутри такого объекта находится в состояниях, которые невозможно воспроизвести в земных лабораториях. Поэтому нейтронные звёзды весьма интересуют физиков. И, конечно, астрономов, которые стремятся выяснить подноготную каждого объекта и процесса во Вселенной.

Взрыв 1987А дал исследователям первый шанс изучить нейтронную звезду, образовавшуюся на их глазах, и понять, каковы эти небесные тела сразу после рождения. Все остальные известные нейтронные звёзды куда старше.

Так, второе место принадлежит недавно обнаруженному объекту, которому 240 лет, и даже он удивительно молод на фоне собратьев возрастом в миллионы лет.

Поясним, что новые взрывы сверхновых открываются регулярно и в большом количестве, но в слишком далёких галактиках, чтобы можно было разглядеть образовавшуюся нейтронную звезду. А вспышка 1987А произошла всего в 168 тысячах световых лет от Земли. Это был самый близкий взрыв сверхновой, наблюдавшийся со времён изобретения телескопа.

Остаток сверхновой 1987А на разных длинах волн. Вставка показывает излучение горячего центрального объекта.

Увы, наведя телескопы на место вспышки 1987А, астрономы увидели лишь плотное облако пыли, образовавшейся при взрыве сверхновой. Тридцать с лишним лет, используя всё более мощные инструменты, учёные пытались различить хоть какой-нибудь след центрального тела. И наконец им это удалось.

В 2019 году радиотелескоп ALMA помог астрономам разглядеть остаток сверхновой 1987А в беспрецедентных деталях. Благодаря этому астрономы обнаружили, что в центре пылевого облака есть компактный и очень горячий объект. Хотя сам "обогреватель" остаётся скрытым за пылевой завесой, телескоп фиксирует излучение нагретой им пыли.

"Мы были очень удивлены, увидев этот горячий шар, сформировавшийся в густом облаке пыли в остатке сверхновой, – признаётся соавтор открытия Микако Мацуура (Mikako Matsuura) из Кардиффского университета. – В облаке должно быть что-то, что нагревает пыль и заставляет её светиться. Вот почему мы предположили, что внутри пылевого облака скрывается нейтронная звезда".

Однако учёным показалась подозрительной мощность излучения. Может ли нейтронная звезда быть настолько горячей? Или в центре пылевого облака скрывается нечто другое?

"Мы подумали, что такая нейтронная звезда, возможно, слишком яркая, чтобы существовать. Но затем Дэни Пейдж и его команда опубликовали исследование, которое показало, что нейтронная звезда действительно может быть такой яркой, потому что она очень молода", – рассказывает Мацуура.

Остаток сверхновой 1987А. Изображение в радиоволнах, видимом свете и рентгеновских лучах. Перевод Вести.Ru.

Научная статья, опубликованная в издании Astrophysical Journal Дэни Пейджем (Dany Page) из Национального автономного университета Мексики и его коллегами, расставила точки над всеми нужными буквами. Эксперты показали, что нагревающий пыль объект в центре остатка сверхновой 1987А не только может быть нейтронной звездой, но и вряд ли может оказаться чем-нибудь ещё.

По расчётам Пейджа и его соавторов, температура нейтронной звезды через 30 лет после её рождения должна составлять пять миллионов градусов. Это ровно столько, сколько нужно, чтобы объяснить наблюдаемый нагрев пыли.

Кроме того, центральный объект находится именно там, куда нейтронная звезда должна была быть отброшена взрывом (между прочим, в момент катаклизма она двигалась со скоростью в сотни километров в секунду).

Наконец, напомним, что зафиксированные в 1987 году нейтрино свидетельствуют: при взрыве сверхновой образовалась нейтронная звезда, а не чёрная дыра.

Впрочем, теоретически центральный объект может быть и чёрной дырой, на которую падает плотный поток вещества. Но для этого требуется фантастически точная подстройка её свойств под наблюдательные данные, которая крайне маловероятна. Так что специалисты уверены, что наконец "нащупали" новорождённую нейтронную звезду.

Сейчас мы видим остаток сверхновой 1987А таким, каким он был через 33 года после взрыва. Возможно, ещё через несколько десятилетий пылевое облако немного рассеялось и стало пропускать излучение центрального объекта. Учёные с нетерпением ждут момента, когда эти лучи достигнут Земли.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о самой большой нейтронной звезде. Писали мы и о первой карте поверхности нейтронной звезды.