Рентгеновская обсерватория Чандра, изображение остатка сверхновой Кассиопея А. Фото: NASA / CXC
Остаток сверхновой Кассиопея А (Cas A) всегда была загадкой. В то время как взрыв, который создал эту сверхновую, был, очевидно, мощным событием, визуальная яркость вспышки, которая произошла более 300 лет назад, была намного меньше, чем нормальная сверхновая, - и на самом деле, была упущена в 1600-х годах - а астрономы не знают Почему. Другая загадка - оставил ли взрыв, который произвел Cas A, нейтронную звезду, черную дыру или вообще ничего. Но в 1999 году астрономы обнаружили неизвестный яркий объект в ядре Cas A. Теперь новые наблюдения с помощью рентгеновской обсерватории Чандра показывают, что этот объект является нейтронной звездой. Но загадки на этом не заканчиваются: эта нейтронная звезда имеет углеродную атмосферу. Это первый раз, когда этот тип атмосферы был обнаружен вокруг такого маленького, плотного объекта.
Объект в центре очень маленький - всего около 20 км в ширину, что было ключевым для идентификации его как нейтронной звезды, сказал Крейг Хейнке из Университета Альберты. Хайнке является соавтором статьи Wynn Ho из Университета Саутгемптона, Великобритания, в статье, опубликованной 5 ноября в журнале Nature.
«Нам известны только два вида звезд, это маленькие нейтронные звезды и черные дыры», - сказал Хайнке. «Мы можем исключить, что это черная дыра, потому что никакой свет не может выйти из черных дыр, поэтому любые рентгеновские лучи, которые мы видим от черных дыр, на самом деле происходят из материала, падающего в черную дыру. Такое рентгеновское излучение будет очень изменчивым, поскольку вы никогда не увидите один и тот же материал дважды, но мы не увидим никаких колебаний в яркости этого объекта ».
Хайнке сказал, что рентгеновская обсерватория Чандра - единственный телескоп, у которого достаточно острое зрение, чтобы наблюдать этот объект внутри такого яркого остатка сверхновой.
Но самым необычным аспектом этой нейтронной звезды является ее углеродная атмосфера. Нейтронные звезды в основном состоят из нейтронов, но они имеют тонкий слой нормальной материи на поверхности, в том числе очень тонкую - 10 см - очень горячую атмосферу. Все ранее изученные нейтронные звезды имеют водородную атмосферу, что ожидается, поскольку интенсивная гравитация нейтронной звезды расслаивает атмосферу, помещая самый легкий элемент, водород, сверху.
Но не так с этим объектом в Cas A.
«Мы смогли изготовить модели для рентгеновского излучения нейтронной звезды с несколькими различными возможными атмосферами», - сказал Хайнке в интервью по электронной почте. «Только углеродная атмосфера может объяснить все данные, которые мы видим, поэтому мы уверены, что эта нейтронная звезда имеет углеродную атмосферу, когда мы впервые увидели другую атмосферу на нейтронной звезде».
Впечатление художника о нейтронной звезде в Cas A, показывающей крошечные размеры углеродной атмосферы Атмосфера Земли показана в том же масштабе, что и нейтронная звезда. Предоставлено: NASA / CXC / M.Weiss.
Итак, как Хайнке и его команда объясняют недостаток водорода и гелия на этой нейтронной звезде? Думайте о Cas A как о ребенке.
«Мы думаем, что понимаем, что из-за очень молодого возраста этого объекта - мы видим его в нежном возрасте всего 330 лет по сравнению с другими нейтронными звездами, которым тысячи лет», - сказал он. «Во время взрыва сверхновой, который создал эту нейтронную звезду (когда ядро звезды разрушается до объекта размером с город, с невероятно высокой плотностью, большей, чем атомные ядра), нейтронная звезда была нагрета до высоких температур, до миллиарда градусов. Сейчас он охладился до нескольких миллионов градусов, но мы считаем, что его высоких температур было достаточно для того, чтобы произвести ядерный синтез на поверхности нейтронной звезды, сплавив водород и гелий в углерод ».
Благодаря этому открытию исследователи теперь имеют доступ к полному жизненному циклу сверхновой и узнают больше о роли взрывающихся звезд в составе вселенной. Например, большинство минералов, найденных на Земле, являются продуктами сверхновых.
«Это открытие помогает нам понять, как нейтронные звезды рождаются при сильных взрывах сверхновых», - сказал Хейнке.
Источник: Интервью с Крейгом Хейнке
