Кассиопея А — одна из наиболее изученных остатков сверхновой. На протяжении многих лет различные телескопы на земле и в космосе наблюдали и фотографировали ее в различных диапазонах волн, чтобы помочь ученым рассказать ее историю.
Недавно телескоп «Джеймс Уэбб» также получил возможность изучить ее и запечатлеть на красочном изображении в ближнем инфракрасном диапазоне, полученном с помощью камеры NIRCam. На снимке, полученном с помощью приборов, видны остатки очень сильного взрыва с разрешением, ранее недостижимым на этих длинах волн.
Этот снимок, отличающийся от снимка MIRI в среднем инфракрасном диапазоне, полученного в апреле этого года, раскрывает сложные детали расширяющейся оболочки материала. Эта оболочка была выброшена в результате взрыва звезды 340 лет назад и сейчас медленно врезается в газ, выброшенный звездой перед взрывом. MIRI и NIRCam, в частности, выявили новые и неожиданные особенности внутри оболочки, которые важны для изучения остатков сверхновых.
Остатки сильного космического взрыва
Инфракрасный свет невидим для наших глаз, поэтому при обработке изображений «Уэбба» ученые представляют эти длины волн излучения видимыми цветами. На этом недавнем снимке Кассиопея А цвета были присвоены различными фильтрами NIRCam, и каждый из них говорит о различной активности, происходящей внутри объекта.
Наиболее очевидными цветами являются сгустки ярко-оранжевого и светло-розового, которые составляют внутреннюю оболочку остатка сверхновой. Чрезвычайно острое зрение «Уэбба» смогло обнаружить мельчайшие сгустки газа, состоящего из серы, кислорода, аргона и неона, исходящие от самой звезды. Этот газ содержит смесь пыли и молекул, которые со временем войдут в состав новых звезд и планетарных систем.
Некоторые нити обломков слишком малы, чтобы их можно было разрешить даже с помощью «Уэбба», что означает, что они сравнимы или меньше 16 миллиардов километров (что соответствует примерно 100 астрономическим единицам). Для сравнения, вся Кассиопея А простирается на 10 световых лет, или около 96 триллионов километров.
В правом нижнем углу поля зрения NIRCam находится большая полосатая масса, получившая название «Baby Cas A» (деталь 4 на изображении выше), которая, по-видимому, является потомком главной сверхновой. Это отголосок света от взрыва звезды, который достиг и нагрел далекую пыль, светящуюся при охлаждении.
Особенно интересна сложная структура пыли и кажущаяся близость Baby Cas A к общему остатку сверхновой. В действительности Baby Cas A находится примерно в 170 световых годах позади остатка сверхновой.
Кассиопея А в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне
Сравнивая новое изображение Кассиопея А в ближнем инфракрасном диапазоне с изображением MIRI в среднем инфракрасном диапазоне, можно заметить, что внутренняя полость и внешняя оболочка остатка сверхновой имеют странный бесцветный вид. Периферия основной внутренней оболочки, которая на снимке MIRI была оранжево-красной, теперь выглядит как дым.
Эта область обозначает место, где ударная волна сверхновой ударяет по окружающему околозвездному веществу. Пыль в околозвездном веществе слишком холодная, чтобы ее можно было обнаружить непосредственно в ближней инфракрасной области, но она светится в средней инфракрасной области.
Исследователи объясняют, что белый цвет — это свет синхротронного излучения, которое испускается заряженными частицами, движущимися с чрезвычайно высокой скоростью и закручивающимися в спирали вокруг линий магнитного поля. Синхротронное излучение также видно в пузыревидных оболочках в нижней половине внутренней полости.
В ближней инфракрасной области также не видно зеленого света в центральной полости Кассиопея А, который светится в средней инфракрасной области и прозван командой исследователей «Зеленым монстром». Хотя на снимке NIRCam его не видно, то, что остается в ближнем инфракрасном диапазоне в этой области, может дать информацию о загадочной особенности.
Например, круглые отверстия, видимые на снимке MIRI и слабо очерченные белым и фиолетовым излучением на снимке NIRCam, представляют собой ионизированный газ. Исследователи полагают, что это происходит из-за того, что обломки сверхновой проталкиваются сквозь газ, оставшийся после взрыва звезды.