Когда звезды достигают конца своего существования и взрываются как сверхновые II типа, они оставляют после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру. Однако, из-за отсутствия информации о характеристиках звезды, породившей взрыв, и ввиду ограниченности прямых наблюдений, сложно с уверенностью определить, какой объект сформировался на месте угасшей звезды. Тем не менее, международная группа исследователей, применив данные, полученные с телескопа «Джеймс Уэбб», представила первые весомые свидетельства наличия нейтронной звезды в области сверхновой SN 1987A, видимой с Земли без использования оптических приборов.
Сверхновая вспышка – это эффектное явление, которое знаменует завершение жизненного цикла определенных звезд. В процессе вспышки высвобождается колоссальное количество энергии, звезда кратковременно увеличивает свою яркость на несколько степеней и выбрасывает внешние слои вещества в окружающий космос. Впоследствии на месте звезды-предшественницы может образоваться белая карликовая звезда, нейтронная звезда, черная дыра или же не остаться ничего.
Сверхновая второго типа, обозначенная как SN 1987A, находится в Большом Магеллановом Облаке – карликовой галактике-спутнике, являющейся нашей соседкой. Она является самой недавней из зафиксированных сверхновых в Местной группе галактик, свет от которых достиг Земли 23 февраля 1987 года, что составляет 37 лет назад. Сверхновая отличалась заметной яркостью и относительно небольшим расстоянием, что позволило наблюдать ее без использования специальных приборов.
За несколько часов до того, как сверхновая SN 1987A стала видимой невооруженным глазом, нейтрино были зафиксированы детектором LSD, расположенным под горой Монблан. Эти нейтрино указывали на формирование нейтронной звезды — объекта с массой не менее восьми солнечных масс — там, где ранее находилась звезда. Тем не менее, регистрация нейтрино является лишь косвенным подтверждением. Прямые наблюдения оказались невозможны из-за пылевого облака, возникшего в результате взрыва, поэтому до настоящего времени остается неясным, какой объект сформировался на месте сверхновой: нейтронная звезда или черная дыра.
В рамках нового исследования международная группа астрономов проанализировала остатки сверхновой SN 1987A, используя данные, полученные с орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб». Благодаря наблюдениям в инфракрасном спектре ученым удалось обнаружить свидетельства наличия ионизированного аргона и серы вблизи места взрыва звезды. О результатах наблюдений и сделанных выводах исследователи рассказывают в своей статье, опубликованной в журнале Science.
В рамках исследования авторы создали несколько моделей ионизации аргона и серы в обломках сверхновой и выявили только две вероятные причины. Электроны с внешних энергетических уровней атомов могли быть выбиты (превращая их в ионы) либо ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, исходящим от остывающей нейтронной звезды (процесс фотоионизации), либо потоком релятивистских частиц, ускоряемых вращающейся с большой скоростью нейтронной звездой (пульсарные ветровые туманности). В любом случае, полученные результаты недвусмысленно указывают на наличие нейтронной звезды в центре остатка сверхновой SN 1987A.
«Сверхновые являются ключевым источником химических элементов, существующих во Вселенной, и для этого требуются точные модели. Не существует другого объекта, сопоставимого с нейтронной звездой в сверхновой SN 1987A, который был бы настолько близок к Земле и сформировался относительно недавно. По мере расширения окружающей ее материи со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, в будущем нас ожидает возможность увидеть больше деталей.