Наземные радиотелескопы случайно отыскали идеально круглый остаток сверхновой

Астрономы отыскали необычайно круглый остаток сверхновой в Млечном Пути, который назвали Телейос. Его свойства подходят под модели вспышек сверхновых Ia и Iax, однако текущих данных наблюдений недостаточно, чтобы однозначно описать как параметры туманности, так и возможный механизм взрыва. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Остатки сверхновых важны для астрофизиков по нескольким причинам. Во-первых, с их помощью происходит обогащение межзвездной среды элементами, синтезированными в недрах звезд, особенно массивных. Во-вторых, расширяющийся после взрыва сверхновой остаток меняет структуру локальной межзвездной среды. В-третьих, свойства остатков сверхновых важны для реконструкции свойств звезд-прародителей и механизмов их взрывов.

Однако к настоящему моменту известно около трех сотен подобных объектов, хотя для Млечного Пути прогнозируется около двух тысяч остатков. Предполагается, что это связано с тем, что эти туманности могут обладать низкой поверхностной яркостью, находиться в регионах, где их трудно отличить от других объектов или же изначально быть небольших размеров и быстро расширяться, чтобы в достаточно короткие сроки перестать быть заметными. Ситуация постепенно меняется в лучшую сторону благодаря наблюдениям радиотелескопов нового поколения, проводящих глубокие обзоры неба.

Группа астрономов во главе с Мирославом Филиповичем (Miroslav D. Filipović) из Университета Западного Сиднея сообщила об обнаружении нового галактического остатка сверхновой G305.4—2.2, который выделяется необычной формой. Открытие было сделано в рамках обзоров неба EMU и POSSUM, проводимого при помощи наземного радиотелескопа ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder). Ученые также использовали данные наблюдений наземного радиотелескопа MWA, обзоров неба SuperCOSMOS Hα Survey и HI4PI, наземного черенковского телескопа H.E.S.S. и космических телескопов eROSITA, WISE и «Ферми».

Найденная туманность обладает почти идеальной круглой формой, из-за чего получила обозначение Телейос (с греческого «идеальный»). Ученые рассмотрели разные гипотезы происхождения туманности, включая космических «орков» или сферы Дайсона, но в итоге пришли к выводу, что это действительно остаток сверхновой, который обладает одной из самых малых поверхностных яркостей среди галактических остатков сверхновых. Туманность также не демонстрирует заметного поляризованного излучения и оптического излучения, обладает крутым индексом спектра радиоизлучения и не демонстрирует ощутимого рентгеновского и гамма-излучения. Несколько пространственно расширенное радиоизлучение внутри юго-восточного края оболочки остатка связывается с его взаимодействием с окружающей средой.

Тип сверхновой, как и свойства остатка, оказались способны вписываться в разные модели, из-за чего единая интерпретация данных пока что невозможна. Если остаток является остатком сверхновой типа Ia (взрыв белого карлика в двойной системе или из-за слияния двух карликов), то возможны два варианта. В случае молодого остатка (менее тысячи лет) он находится на удалении в 7,17 тысячи световых лет от Солнца и обладает диаметром в 45,6 световых лет. В случае старого остатка (более десяти тысяч лет) он находится на удалении в 25,11 тысячи световых лет от Солнца и обладает диаметром в 156,5 световых лет. Однако при этом в данную модель плохо укладываются отсутствие обнаруживаемого рентгеновского излучения потенциальное излучение водорода в линии H-альфа внутри остатка.

Модель сверхновой Iax (частичный взрыв белого карлика, при котором он сохраняется) способна объяснить низкий уровень рентгеновского излучения и говорит о том, что остаток должен находится менее чем 3,26 тысячи световых лет от Солнца и обладать диаметром всего в 10,76 световых лет. Однако другие измерения не подтверждают столь близкого расстояния. Наконец, модель взрыва массивной звезды за счет гравитационного коллапса ядра кажется наименее вероятной из-за сферической симметрии туманности и большого расстояния до плоскости Млечного Пути.

Что же касается отсутствия заметной поляризации излучения, то это можно объяснить ориентацией туманности — мы видим ее как бы с торца и окружающее магнитное поле, связанное с синхротронным излучением, ориентировано вдоль линии зрения земного наблюдателя. Симметрию туманности можно объяснить тем, что расширение остатка происходит в разреженной и изотропной среде, а сам остаток находится на стадии Седова, когда происходит адиабатическое расширение оболочки, управляемое внутренним давлением.

Посмотреть на космическую «Малину» и «Медузу», которые тоже возникли при взрывах сверхновых, можно тут и тут.