Астрономы нашли сотовую структуру внутри Крабовидной туманности

Астрономы при помощи наземного телескопа CFHT построили трехмерную модель Крабовидной туманности. Оказалось, что этот остаток сверхновой обладает внутренней структурой, похожей на соты, и мог возникнуть в результате коллапса массивной звезды с железным ядром. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Молодые (менее трех тысяч лет) остатки сверхновых в Млечном Пути и Магеллановых облаках предоставляют ученым редкую возможность исследовать механизмы взрыва и звезд-прародителей при помощи создания трехмерных моделей остатков. Это удается сделать из-за их близости к Земле (от нескольких до нескольких десятков килопарсек) и высокой скорости расширения (несколько тысяч километров в секунду), что позволяет в ходе наблюдений увидеть мелкие детали структуры остатка и измерить их скорости движения, а также выявить асимметрию в химическом составе или плотности туманности. 

Среди наиболее изученных остатков сверхновых выделяется Крабовидная туманность, находящаяся на расстоянии 6,5 тысячи световых лет от Солнца, в созвездии Тельца. Это остаток от взрыва сверхновой SN 1054, в ее центре находится нейтронная звезда-пульсар, взаимодействующая с веществом туманности. Несмотря на десятилетия исследований, начальная масса звезды-прародителя и картина взрыва и эволюции остатка до сих пор малоизучены и у ученых остается ряд вопросов. В частности, общая масса выброшенного в результате взрыва вещества (2-5 масс Солнца) намного меньше расчетной массы звезды-прародителя (8-13 масс Солнца), и, хотя, SN 1054 была более яркой, чем типичные сверхновые II типа, кинетическая энергия расширяющегося остатка (7×10⁴⁹ эрг) меньше, чем типичное значение энерговыделения при взрыве, равное 10⁵¹ эрг.

Группа астрономов во главе с Томасом Мартином (Thomas Martin) из Университета Лаваля опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Крабовидной туманностью, полученных в ноябре 2016 года при помощи инструмента SITELLE, установленного на наземном 3,58-метровом телескопе CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope). Целью ученых было создание трехмерной модели остатка по данным наблюдений в линиях Hα, [N II] и [S II].

Оказалось, что туманность занимает «сердцевидный», а не эллипсоидальный объем, и симметрична относительно плоскости тора пульсарного ветра. Расширяется туманность неравномерно — быстрее всего это делают северо-западные и юго-восточные участки. Распределение волокон внутри туманности можно описать как сотовую структуру, причем чем дальше от центра расширения, тем больше размер ячеек. Подобные структуры мало чем отличаются от структур, наблюдаемых в других остатках сверхновых, таких как 3C 58 и Кассиопея А, где они связываются с процессами турбулентного перемешивания.

Астрономы пришли к выводу, что полученные данные больше соответствуют модели коллапса массивной звезды с железным, а не  кислород-неон-магниевым ядром, как считалось ранее. Ожидается, что дальнейшие, более детальные наблюдения за туманностью позволят доработать ее трехмерную модель и уточнить параметры звезды-прародителя.

Ранее мы рассказывали о том, как был объяснен спектр излучения Крабовидной туманности и как она оказалась источником фотонов с энергией выше 100 тераэлектронвольт.

Александр Войтюк