_ Astronomii găsesc primele dovezi puternice ale stele neutronice rămășițe ale stelei care explodează

O echipă internațională de astronomi, inclusiv profesorul UCL (University College London), Mike Barlow, a descoperit prima dovadă concludentă că o stea neutronică există în centrul Supernovei 1987A, o explozie de stele observată. Acum 37 de ani.

Supernovele sunt rezultatul final spectaculos al prăbușirii stelelor mai masive de 8-10 ori masa soarelui. Ele sunt principalele surse de elemente chimice (cum ar fi carbonul, oxigenul, siliciul și fierul) care fac posibilă viața. Miezul prăbușit al acestor stele care explodează poate avea ca rezultat stele cu neutroni mult mai mici, compuse din cea mai densă materie din universul cunoscut, sau găuri negre.

Supernova 1987A, situată în Marele Nor Magellanic, o galaxie pitică învecinată. , a fost cea mai apropiată și mai strălucitoare supernova văzută pe cerul nopții în ultimii 400 de ani.

Neutrinii, particule subatomice inimaginabil de mici, au fost produși în supernovă și detectați pe Pământ (23 februarie 1987) cu o zi înainte a fost văzută supernova, ceea ce indică faptul că trebuie să se fi format o stea neutronică. Cu toate acestea, nu s-a știut dacă steaua cu neutroni a persistat sau s-a prăbușit într-o gaură neagră, deoarece steaua a fost ascunsă de praful care s-a format după explozie.

În noul studiu, publicat în revista Science. , cercetătorii au folosit două instrumente ale telescopului spațial James Webb (JWST), MIRI și NIRSpec, pentru a observa supernova la lungimi de undă în infraroșu și au găsit dovezi ale unor atomi grei de argon și sulf ai căror electroni exteriori au fost îndepărtați (adică atomii au fost ionizați) aproape de locul unde s-a produs explozia stelei.

Echipa a modelat diverse scenarii și a descoperit că acești atomi ar fi putut fi ionizați doar prin radiații ultraviolete și cu raze X de la o stea neutronică fierbinte care se răcește sau, alternativ, de la vânturile particulelor relativiste accelerate de o stea neutronică care se rotește rapid și interacționează cu materialul din supernova din jur (nebuloasa vântului pulsar).

Dacă scenariul anterior este adevărat, suprafața stelei neutronice ar fi de aproximativ un milion de grade. , după ce s-a răcit de la 100 de miliarde de grade sau cam asa ceva în momentul formării în centrul colapsului cu mai bine de 30 de ani mai devreme.

Coautorul, profesorul Mike Barlow (UCL Physics & Astronomy) a spus: „Nostru Detectarea cu spectrometrele MIRI și NIRSpec de la James Webb a liniilor puternice de emisie de argon ionizat și sulf din centrul nebuloasei care înconjoară Supernova 1987A este o dovadă directă a prezenței unei surse centrale de radiații ionizante. Datele noastre pot fi echipate doar cu o stea neutronică ca sursă de energie a acelei radiații ionizante.

„Această radiație poate fi emisă de la suprafața de milioane de grade a stelei neutronice fierbinți, precum și de un vânt pulsar. nebuloasă care ar fi putut fi creată dacă steaua neutronică se învârte rapid și trage particule încărcate în jurul ei.

„Misterul dacă o stea neutronică se ascunde în praf a durat de mai bine de 30 de ani și este incitant că am rezolvat-o.

„Supernovele sunt principalele surse de elemente chimice care fac posibilă viața – așa că vrem să facem corect modelele noastre ale acestora. Nu există niciun alt obiect precum steaua neutronică în Supernova. 1987A, atât de aproape de noi și format atât de recent. Deoarece materialul care îl înconjoară se extinde, vom vedea mai mult din el pe măsură ce trece timpul.”

Profesorul Claes Fransson (Universitatea din Stockholm, Suedia), autorul principal al studiului, a spus: „Datorită rezoluției spațiale superbe și instrumentelor excelente de pe JWST, pentru prima dată, am reușit să sondam centrul supernovei și ceea ce a fost creat acolo.

„Știm acum că există o sursă compactă de radiații ionizante, cel mai probabil de către o stea neutronică. Am căutat acest lucru din momentul exploziei, dar a trebuit să așteptăm ca JWST să poată verifica predicțiile.”

Dr. Patrick Kavanagh (Universitatea Maynooth, Irlanda), un alt autor al studiului, a declarat: „A fost atât de interesant să privim pentru prima dată observațiile JWST ale SN 1987A. În timp ce verificam datele MIRI și NIRSpec, emisia foarte strălucitoare din argon. în centrul SN 1987A a sărit afară. Am știut imediat că acesta era ceva special care ar putea răspunde în sfârșit la întrebarea despre natura obiectului compact.”

Profesorul Josefin Larsson (Institutul Regal de Tehnologie (KTH) , Suedia), un coautor al studiului, a spus: „Această supernova ne oferă în continuare surprize. Nimeni nu a prezis că obiectul compact va fi detectat printr-o linie de emisie super puternică de argon, așa că este destul de amuzant că așa noi l-a găsit în JWST."

Modelele indică faptul că atomii grei de argon și sulf sunt produși în mare abundență datorită nucleosintezei în interiorul stelelor masive, imediat înainte de a exploda.

În timp ce cea mai mare parte a masei a stelei care explodează se extinde acum cu până la 10.000 km/secundă și este distribuită pe un volum mare, atomii de argon și sulf ionizați au fost observați aproape de centrul unde a avut loc explozia.

Ultravioletul. iar radiația de raze X despre care se crede că a ionizat atomii a fost prezisă în 1992 ca semnătură unică a unei stele neutronice nou create.

Acești atomi ionizați au fost detectați de instrumentele MIRI și NIRSpec ale lui James Webb folosind o tehnică. numită spectroscopie, în care lumina este dispersată într-un spectru, permițând astronomilor să măsoare lumina la diferite lungimi de undă pentru a determina proprietățile fizice ale unui obiect, inclusiv compoziția sa chimică.

O echipă UCL de la Mullard Space Science Laboratory a proiectat și construit Sursa de calibrare a NIRSpec, care permite instrumentului să facă măsurători mai precise, oferind o iluminare uniformă, de referință a detectorilor săi.

Noul studiu a implicat cercetători din Marea Britanie, Irlanda, Suedia, Franța, Germania, Statele Unite ale Americii. State, Țările de Jos, Belgia, Elveția, Austria, Spania și Danemarca.

SN 1987A este cea mai studiată și mai bine observată supernova dintre toate.

A explodat la 23 februarie 1987 în Marea Mare Norul Magellanic pe cerul sudic, la o distanță de 160.000 de ani lumină, a fost cea mai apropiată supernova de la ultima supernovă cu ochiul liber observată de Johannes Kepler în 1604. Cu câteva luni înainte de a se estompa, SN 1987A a putut fi văzută cu ochiul liber chiar și la acest moment. distanță.

Și mai important, este singura supernovă care a fost detectată prin neutrinii săi. Acest lucru este extrem de semnificativ, deoarece 99,9% din energia enormă emisă în acest eveniment a fost prezis a fi pierdută, deoarece aceste particule care interacționează extrem de slab.

Rămânul de 0,1% apare în energia de expansiune a rămășiței și ca lumină. Din numărul imens (aproximativ 10 până la puterea 58) de neutrini emiși, aproximativ 20 au fost detectați de trei detectoare diferite din jurul Pământului, de la prăbușirea din miezul stelei pe 23 februarie la ora 7:35:35 UT.

SN 1987A a fost, de asemenea, prima supernova în care steaua care a explodat a putut fi identificată din imaginile care fuseseră făcute înainte de explozie. Pe lângă neutrini, cel mai interesant rezultat al colapsului și exploziei este predicția că a fost creată o gaură neagră sau o stea neutronică. Acesta constituie doar nucleul central al stelei prăbușite, cu o masă de 1,5 ori mai mare decât cea a soarelui. Restul este expulzat cu o viteză de până la 10% din viteza luminii, formând rămășița în expansiune pe care o observăm direct astăzi.

Durata „lungă” de 10 secunde a exploziei de neutrini a indicat formarea unui neutron. stea, dar în ciuda mai multor indicii interesante din observațiile radio și cu raze X, nu s-a găsit nicio dovadă concludentă pentru un obiect compact până acum și a fost principala problemă nerezolvată rămasă pentru SN 1987A.

Un motiv important pentru aceasta poate fi masa mare de particule de praf despre care știm că s-a format în anii de după explozie. Acest praf ar putea bloca cea mai mare parte a luminii vizibile din centru și, prin urmare, ar putea ascunde obiectul compact la lungimi de undă vizibile.

În studiul lor, autorii discută două posibilități principale: fie radiația de la neutronul nou născut fierbinte, de milioane de grade. stea sau, alternativ, radiația de la particule energetice accelerată în câmpul magnetic puternic de la steaua neutronică care se rotește rapid (pulsar). Acesta este același mecanism cu care funcționează în celebra nebuloasă Crab cu pulsarul său în centru, care este rămășița supernovei observată de astronomii chinezi în 1054.

Modelele acestor două scenarii au ca rezultat predicții similare pentru spectrul, care concordă bine cu observațiile, dar sunt greu de distins. Observații ulterioare cu JWST și telescoape de la sol în lumină vizibilă, precum și telescopul spațial Hubble, pot fi capabile să distingă aceste modele.

În oricare dintre cazuri, aceste noi observații cu JWST oferă dovezi convingătoare pentru o obiect compact, cel mai probabil o stea neutronică, în centrul lui SN 1987A.

În rezumat, aceste noi observații ale JWST, împreună cu observațiile anterioare ale progenitorului și neutrinilor, oferă o imagine completă a acestui unic obiect.

(Fluierul)