Зображення рентгенівської обсерваторії Чандри із залишку наднової кассіопеї А. Кредит: NASA / CXC
Залишок наднової кассіопеї А (Cas A) завжди був загадкою. Хоча вибух, який створив цю наднову, очевидно, був потужною подією, візуальна яскравість спалаху, що сталася понад 300 років тому, була набагато меншою, ніж звичайна наднова, - а насправді її було помічено в 1600-х роках - і астрономи не знають чому. Ще одна загадка - чи вибух, який спричинив Кас А, залишив позаду нейтронну зірку, чорну діру чи взагалі нічого. Але в 1999 році астрономи виявили невідомий яскравий об'єкт в ядрі Кас А. Зараз нові спостереження з рентгенівською обсерваторією Чандра показують, що цей об'єкт є нейтронною зіркою. Але загадки на цьому не закінчуються: ця нейтронна зірка має атмосферу вуглецю. Це вперше такий тип атмосфери виявлено навколо такого маленького, щільного об’єкта.
Об'єкт в основі дуже малий - шириною близько 20 км, що було ключовим для ідентифікації його як нейтронної зірки, сказав Крейг Хайнке з університету Альберти. Хайнке є співавтором з Вайнн Хо з Університету Саутгемптона, Великобританія, на папері, що з’являється у виданні Nature 5 листопада.
"Єдині два види зірок, про які ми знаємо, це маленькі - це нейтронні зірки та чорні діри", - заявив Хайнке для Space Magazine. "Ми можемо виключити, що це чорна діра, оскільки жодне світло не може вийти з чорних дір, тому будь-який рентген, який ми бачимо з чорних дір, - це насправді від матеріалу, що падає в чорну діру. Такі рентгенівські знімки були б дуже мінливими, оскільки ви ніколи не бачите один і той же матеріал двічі, але ми не спостерігаємо коливань яскравості цього об'єкта ".
Хайнке сказав, що рентгенівська обсерваторія Чандра - єдиний телескоп, який має достатньо гостре бачення, щоб спостерігати за цим об’єктом всередині такого яскравого залишку наднової.
Але найнезвичнішим аспектом цієї нейтронної зірки є її атмосфера вуглецю. Нейтронні зірки здебільшого складаються з нейтронів, але вони мають тонкий шар нормальної речовини на поверхні, включаючи тонку – 10 см – дуже гарячу атмосферу. Раніше вивчені нейтронні зірки мають атмосферу водню, що очікується, оскільки інтенсивна гравітація нейтронної зірки розшаровує атмосферу, ставлячи найлегший елемент - водень.
Але не так із цим об’єктом у Cas A.
"Нам вдалося створити моделі рентгенівського випромінювання нейтронної зірки з кількома різними можливими атмосферами", - сказав Хайнке в інтерв'ю електронною поштою. "Тільки вуглецева атмосфера може пояснити всі дані, які ми бачимо, тому ми майже впевнені, що ця нейтронна зірка має вуглецеву атмосферу; вперше ми побачили іншу атмосферу на нейтронній зірці".
Враження художника про нейтронну зірку в Кас А, що показує невелику міру атмосфери вуглецю. Атмосфера Землі зображена в тому ж масштабі, що і нейтронна зірка. Кредит: NASA / CXC / M.Weiss
Тож як Хайнке та його команда пояснюють відсутність водню та гелію на цій нейтронній зірці? Подумайте про Cas A як про дитину.
"Ми думаємо, що ми розуміємо, що через насправді молодий вік цього об'єкта - ми бачимо його в ніжному віці всього 330 років, порівняно з іншими нейтронними зірками, яким тисячі років", - сказав він. "Під час вибуху наднової, який створив цю нейтронну зірку (коли ядро зірки падає на об'єкт розміру міста, неймовірно висока щільність вище атомних ядер), нейтронна зірка нагрівалася до високих температур, до мільярда градусів. Зараз воно охололо до кількох мільйонів градусів, але ми вважаємо, що його високі температури були достатніми для отримання ядерного синтезу на поверхні нейтронної зірки, злиття водню та гелію з вуглецем ".
Через це відкриття дослідники отримали доступ до повного життєвого циклу наднової, і дізнаються більше про роль, яку вибухають зірки у макіяжі Всесвіту. Наприклад, більшість мінералів, виявлених на Землі, є продуктами наднових.
"Це відкриття допомагає нам зрозуміти, як нейтронні зірки народжуються під час бурхливих вибухів наднової", - сказав Хайнке.
Джерело: Інтерв'ю з Крейгом Хайнке
