В конце жизненного цикла звезд, когда они вспыхивают сверхновыми II типа, на их месте остается нейтронная звезда или черная дыра. Но, не зная параметров звезды-прародительницы и не имея прямых наблюдательных данных, нельзя быть уверенным в том, какой объект остался на месте потухшей звезды. Тем не менее международная группа ученых, используя данные телескопа «Джеймс Уэбб», обнаружила первые убедительные доказательства присутствия нейтронной звезды на месте сверхновой SN 1987A, которую можно было увидеть с Земли невооруженным глазом.
Вспышка сверхновой — впечатляющее событие, происходящее в конце эволюции некоторых звезд. В ходе вспышки выделяется огромное количество энергии, звезда на короткое время повышает свою светимость на несколько порядков и выбрасывает вещество из своей внешней оболочки в окружающее космическое пространство. В результате на месте звезды-прародительницы может остаться карликовая или нейтронная звезда, черная дыра или совсем ничего.
Сверхновая II типа SN 1987A расположена в Большом Магеллановом Облаке, соседней спутниковой карликовой галактике. Это самая последняя из известных сверхновых в Местной группе галактик, свет от которой достиг Земли 23 февраля 1987 года, ровно 37 лет назад. Благодаря тому что сверхновая была довольно яркой и близкой, ее можно было наблюдать невооруженным глазом.
За несколько часов до того, как SN 1987A наблюдали визуально, на детекторе LSD под горой Монблан зарегистрировали нейтрино, свидетельствующие об образовании — на месте звезды-прародительницы, массой не менее восьми солнечных — нейтронной звезды. Однако регистрация нейтрино — лишь косвенное доказательство. В то же время прямые наблюдения были невозможны из-за пыли, образовавшейся после взрыва. А значит до сих пор точно неизвестно, что осталось на месте сверхновой, нейтронная звезда или черная дыра.
Поэтому международная группа астрономов в своей новой работе изучила остатки сверхновой SN 1987A, основываясь на наблюдательных данных орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб». Наблюдение в инфракрасном диапазоне позволило ученым найти доказательства присутствия ионизированных атомов аргона и серы недалеко от места взрыва звезды-прародительницы. О результатах наблюдения и своих выводах исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале Science.
Авторы исследования смоделировали различные сценарии ионизации аргона и серы в остатках сверхновой и нашли лишь две возможные причины. Электроны с внешней оболочки атомов могли выбить (тем самым сделав из них ионы) либо ультрафиолетовое и рентгеновское излучение остывающей нейтронной звезды (фотоионизация), либо ветра релятивистских частиц, ускоренных быстро вращающейся нейтронной звездой (пульсарные ветровые туманности). В любом случае полученные данные однозначно свидетельствуют о присутствии нейтронной звезды в центре остатка SN 1987A.
«Сверхновые признаны основными источниками химических элементов во Вселенной, поэтому мы хотим получить их правильные модели. Нет другого объекта, подобного нейтронной звезде в сверхновой SN 1987А, который был бы так близок к нам и сформировался так недавно. Причем поскольку окружающий ее материал расширяется со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, со временем мы увидим еще больше деталей», — пояснили авторы исследования.