Туманность в соседней галактике создана двумя сверхновыми

Туманность 30 Doradus B расположена на расстоянии 160 тысяч световых лет от Земли в Большом Магеллановом облаке — небольшой галактике-спутнике Млечного Пути. Она является частью куда более крупного комплекса, известного под названием туманность Тарантула. Это обширная область ионизированного водорода, где последние 8 – 10 млн лет активно формируются новые звезды.

В рамках нового исследования 30 Doradus B, астрономы объединили рентгеновские данные телескопа Chandra (фиолетовый цвет), оптические данные 4-метрового телескопа Виктора Бланко (оранжевый и голубой) и инфракрасные данных телескопа Spitzer (красный). К ним также были добавленные данные телескопа Hubble в черно-белом цвете, чтобы выделить резкие черты на изображении.

В результате ученым удалось получить наиболее детальное изображение туманности в истории. Его анализ выявил наличие слабой оболочки, которая является источником рентгеновского излучения. Ее диаметр составляет около 130 световых лет. Для сравнения, ближайшая к Солнцу звезда находится на расстоянии около 4 световых лет. Данные Chandra также показали наличие заряженных частиц, испускаемых пульсаром.

Сопоставив эти данные с результатами наблюдений других телескопов, исследователи пришли к выводу, что один взрыв сверхновой не может объяснить увиденное. И пульсар, и яркое рентгеновское излучение в центре 30 Doradus B, скорее всего, появились в результате коллапса массивной звезды, случившегося около 5 тысяч лет назад. Однако более крупная тусклая рентгеновская оболочка слишком велика, чтобы быть результатом взрыва той же сверхновой.

Вместо этого команда считает, что в 30 Doradus B произошло как минимум два вспышки сверхновых, причем рентгеновская оболочка была образована другой сверхновой взорвавшейся более 5 тысяч лет назад. Вполне возможно, что в прошлом их было еще больше. Этот результат может помочь астрономам узнать больше о жизни и смерти массивных звезд.

Chandra показал расширение туманность Гомункул

Используя данные, собранные космическими телескопами Chandra, Hubble и XMM-Newton, астрономы создали видео, посвященное последствиям «Великой вспышки» системы Эта Киля. Оно демонстрирует как материал звездного извержения, произошедшего 180 лет назад , продолжает разлетаться по космосу со скоростью 1250 км/с.

Эта Киля является одной из самых известных переменных в истории астрономии. Она состоит из двух массивных звезд. Масса одной из них в 90 раз, а в другой в 30 раз превышает солнечную. В начале XIX века блеск Эта Киля начал быстро увеличиваться. К 1843 году она стала второй по яркости звездой на ночном небе после Сириуса. Астрономы назвали это событие «Великой вспышкой». Однако блистала она недолго — уже через несколько лет яркость звезды стала уменьшаться. Сейчас она находится на грани видимости невооруженным глазом.

В XX веке астрономы обнаружили, что Эта Киля окружена биполярной туманностью, получившей название Гомункул. Она состоит из вещества, выброшенного звездой во время «Великой вспышки». Сейчас считается, что в ходе тех событий звезда выбросила массу в 10 – 45 раз превышающую солнечную.

Туманность Гомункул все еще расширяется, что демонстрируют сделанные в разные годы ее снимки. Исследователи из NASA решили визуализировать этот процесс. Для этого они использовали снимки, сделанные рентгеновским телескопом Chandra в период с 1999 по 2020 год. Изображения были дополнены данными, собранными орбитальными обсерваториями Hubble и XMM-Newton.

Видео демонстрирует процесс постепенного изменения формы туманности Гомункул. На нем также можно увидеть окружающее ее рентгеновское кольцо (оранжевый цвет), которые было открыто примерно пятьдесят лет тому назад. В его центре находятся две массивные звезды системы (голубой цвет). Они являются мощным источником рентгеновского излучения и находятся слишком близко друг к другу, чтобы их можно было увидеть по отдельности.В ходе наблюдений, Chandra также обнаружил слабую рентгеновскую оболочку, расположенную за пределами туманности. Поскольку они имеет схожую форму и ориентацию, исследователи пришли к выводу, что обе структуры имеют общее происхождение. Предполагается, что это материал, который был выброшен звездой в промежутке между 1200 и 1800 годами. Когда взрывная волна от «Великого извержения» достигла его, он нагрелся и засветился в рентгеновском диапазоне.

Chandra помог оценить опасность сверхновых

Используя данные, собранные обсерваторией Chandra и другими телескопами, астрономы идентифицировали новую угрозу для жизни на землеподобных планетах. Речь об интенсивном рентгеновском излучении, производимом сверхновыми звездами. Оно способно стерилизовать планеты, расположенные в радиусе 100 световых лет от места взрыва.

Сверхновые представляют собой одно из наиболее ярких событий во Вселенной. В ходе их взрыва выделяется столько же энергии, сколько наше Солнце производит за все время своей жизни. Разумеется, столь мощный катаклизм не может не оказать влияния на близлежащие планеты

До недавнего времени все научные работы на эту тему сосредотачивались на двух основных аспектах: интенсивном излучении, производимом сверхновой в первые дни и месяцы после взрыва, а также заряженных частицах, которые затем будут бомбардировать их в течение последующих сотен и тысяч лет. Однако в ходе нового исследования астрономы сделали акцент на прежде малоизученном факторе: рентгеновских лучах.

Команда ученых из NASA проанализировала данные о 31 сверхновой, собранные телескопами Chandra, Swift, NuSTAR и XMM-Newton. Их интересовал вопрос о том, как их рентгеновское излучение может повлиять на атмосферу напоминающей Землю планеты. Исследование показало, что в течение нескольких лет оно может уничтожить большую часть озонового слоя, что приведет к резкому увеличению достигающего поверхности опасного ультрафиолетового излучения. Оно может спровоцировать гибель большого количества видов (особенно морских), что приведет к разрушению пищевых цепочек и глобальному вымиранию.

Кроме того, комбинация из рентгеновских лучей и возросшего уровня ультрафиолета способна привести к формированию в атмосфере планеты большого количества ядовитого оксида азота. В результате, она покроется так называемой коричневой дымкой, что приведет к массовой гибели растений. Исследование показало, что подобные последствия угрожают планетам, находящимся в радиусе 100 – 160 световых лет от сверхновой.

По словам ученых, в настоящее время наша Солнечная система находится в безопасной зоне и на близком расстоянии от нее нет звезд, которые в обозримом будущем станут сверхновыми. В то же время, изучение осадочных отложений говорит о том, что в промежутке от 2 до 8 млн лет назад рядом с нашей планетой взорвалась сверхновая. По разным оценкам, она находилась на расстоянии от 65 до 500 световых лет от Земли. Также стоит отметить, что результаты исследования могут привести к серьезной переоценке галактических регионов, благоприятных для возникновения жизни.

NASA опубликовало новое, весьма впечатляющее изображение остатка сверхновой Кассиопея А. Оно было составлено на основе данных, собранных космическими обсерваториями IXPE, Chandra и «Хаббл».

Кассиопея А расположена на расстоянии 11 тысяч световых лет от Земли и представляет собой один из наиболее молодых остатков сверхновых в Млечном пути. Считается, что свет от ее вспышки должен был достичь нашей планеты где-то в конце XVII века. Однако в исторических хрониках нет никаких записей об этом событии. Существует предположение, что незадолго до взрыва звезда выбросила большое количество вещества. Оно плотно окутало ее и поглотило свет от вспышки.

Лишь в 1947 году астрономы обнаружили в созвездии Кассиопеи мощный радиоисточник, который позже был соотнесен с остатком сверхновой. В последующем его удалось идентифицировать и в оптическом диапазоне. Наблюдения показали, что вещество остатка имеет температуру около 30 млн градусов и расширяется со скоростью 4 - 6 тысяч км/с.

Благодаря близости к Земле и своей молодости, Кассиопея А является объектом пристального изучения со стороны многих астрономов и астрофизиков. В частности, их интересуют процессы формирования тяжелых элементов. Сверхновые часто называют звездными кузницами. В ходе процесса взрывного нуклеосинтеза в них образуются все химические элементы — от углерода до железа.

Кассиопея А была выбрана в качестве первой цели для наблюдений запущенного в конце прошлого года рентгеновского телескопа IXPE. В период с 11 по 29 января 2022 года он провел серию наблюдений остатка сверхновой. Благодаря своей возможности фиксировать поляризованное излучение, IXPE предоставил новые данные о строении магнитного поля Кассиопеи А. Оказалось, что его линии выровнены в радиальном, а не перпендикулярном направлении. Впоследствии данные IXPE были дополнены результатами наблюдений телескопов Chandra и «Хаббл». Это позволило создать новый портрет погибшей звезды.

https://www.nasa.gov/image-feature/ixpe-measures-exploded-st...

Летом 2022 года NASA показало первые снимки, сделанные телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST). Они мгновенно поразили внимание публики, попав в новостные ленты и украсив титульные страницы даже тех сайтов, что редко пишут про космос.

Но JWST не является эдаким «одиноким воином». Телескоп ведет наблюдения в тесной связке с множеством обсерваторий, работающих в других диапазонах электромагнитного спектра. Чтобы это продемонстрировать, NASA опубликовало серию снимков JWST, которые были дополнены данными рентгеновской обсерватории Chandra.

На первой фотографии запечатлен Квинтет Стефана — группа из пяти галактик, расположенных по направлению к созвездию Пегаса. Данные JWST (красный, оранжевый, желтый, зеленый и синий цвет) демонстрируют до этого неизвестные детали взаимодействия этих галактик, включая газовые хвосты и регионы активного звездообразования.

Данные Chandra (голубой цвет) показывают ударную волну, состоящую из разогретого до температуры в миллионы градусов газа. Она образовалась в результате прохождения одной из галактик через скопление. Фото также дополнено данными уже прекратившего свою работу инфракрасного телескопа Spitzer (красный, зеленый и синий цвет).

На второй фотографии можно увидеть галактику Колесо Телеги. Она приобрела свою характерную форму из-за столкновения с другой галактикой, произошедшего примерно 100 млн лет назад. Это событие привело к образованию ударной волны, которая уплотнила газовые облака, что спровоцировало вспышку звездообразования. В результате галактика обзавелась двумя яркими кольцами, состоящими из молодых светил.

Рентгеновские данные Chandra (голубой и розовый цвет) соответствуют горячему газу, остаткам сверхновых, нейтронным звездам и черным дырам. Инфракрасные данные JWST (красный, оранжевый, желтый, зеленый и синий) показывают очертания Колеса Телеги и двух ее спутников на фоне множества более далеких галактик.

Третья фотография посвящена галактическому скоплению SMACS 0723. Мы видим его таким, каким оно было 4,2 млрд лет назад — в эпоху, когда наша планета только-только сформировалась.

Данные JWST позволяют различить сотни индивидуальных галактик, входящих в состав скопления. Данные Chandra (голубой цвет) демонстрируют окружающее SMACS 0723 гигантское облако раскаленного газа, чья масса в 100 триллионов раз превышает солнечную. Это в несколько раз больше, чем суммарная масса всех входящих в состав скопления галактик.

Четвертый снимок посвящен Туманности Киля. Это расположенный на расстоянии 7600 световых лет от Земли регион активного звездообразования. Прямо сейчас в его недрах формируются новые светила и экзопланеты.

Поражающий воображение снимок JWST (красный, оранжевый, желтый, зеленый и синий цвет), демонстрирует нечто, напоминающее горный ландшафт. Эти причудливые газопылевые структуры сформировались в туманности под воздействием мощного ультрафиолетового излучения новорожденных звезд. Данные Chandra (розовый цвет) дополняют этот пейзаж дюжиной рентгеновских источников. Большинство из них соответствует новорожденным звездам, чей возраст составляет 1 – 2 млн лет.

https://chandra.si.edu/photo/2022/chandrawebb/

https://chandra.si.edu/photo/2022/j2030/

При помощи рентгеновского телескопа Chandra астрономы получили изображение гигантских потоков материи и антиматерии. Их общая протяженность превышает 60 млрд км, что в десять раз больше чем расстояние между Солнцем и Плутоном.

Источником сфотографированных Chandra потоков является объект, известный под обозначением J2030 (PSR J2030+4415). Он расположен на расстоянии 1600 световых лет и представляет собой пульсар — остаток коллапсировавшей звезды, вращающийся со скоростью три оборота в секунду. При массе, сопоставимой с массой Солнца, его диаметр составляет всего несколько десятков километров.

J2030 является источником потока частиц, движущегося вдоль линий его магнитного поля со скоростью, составляющей примерно треть от скорости света. Проведенные астрономами наблюдения показали, что часть из них представляют собой позитроны: положительно заряженные электроны. При столкновении с обычными электронами они аннигилируют с образованием гамма-квантов.

Открытие имеет большое значение. Дело в том, что подавляющая часть Вселенной состоит из обычного вещества. Тем не менее, ученые регулярно находят следы относительно большого количества позитронов, что ставит вопрос об их источнике. Судя по всему, одним из ответов являются пульсары. Сочетание их экстремально быстрого вращения и сильных магнитных полей приводит к ускорению частиц и образованию высокоэнергетического излучения, создающего пары электронов и позитронов.

В случае с J2030, в ходе своего движения по Млечному пути пульсар догнал сформированную им ударную волну. Взаимодействие между его магнитным полем и магнитным полем межзвездной среды привело к формированию «сопла» из магнитных линий, через которое и произошла утечка позитронов в межзвездное пространство.