SN 1987A — сверхновая звезда, вспыхнувшая на окраине туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке, карликовой галактике-спутнике Млечного Пути, приблизительно в 51,4 килопарсека (168 тысяч световых лет) от Земли[2]. Свет вспышки достиг Земли 23 февраля 1987 года[3]:22[4]:197. Поскольку это была первая сверхновая, наблюдавшаяся в 1987 году, ей присвоили название SN 1987A.
| SN 1987A | |
|---|---|
_(SN1987a-1).jpg) Остаток SN 1987A, снимок в ближнем инфракрасном диапазоне полученный камерой NIRCam телескопа Джеймс Уэбб | |
| Наблюдательные данные (Эпоха J2000,0) |
|
| Тип сверхновой | II[1] |
| Галактика | Большое Магелланово Облако |
| Созвездие | Золотая Рыба |
| Прямое восхождение | 05ч 35м 28,01с[2] |
| Склонение | −69° 16′ 11,6″[2] |
| Дата открытия | 23 февраля 1987 |
| Расстояние | 51,4 кпк (168000 световых лет) |
| Физические характеристики | |
| Прародитель | Sanduleak -69° 202 |
| Класс прародителя | голубой сверхгигант |
| Другие обозначения | |
| HP99 854, WS90 1, INTREF 262, XMMU J053528.5-691614, SHP2000, LMC 264, AAVSO 0534-69 | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
 Информация в Викиданных ? | |
В максимуме, достигнутом в мае 1987 года, она была видимой невооружённым глазом, пиковая видимая звёздная величина составила +3[5]:185. Это самая близкая вспышка сверхновой, наблюдавшаяся со времён изобретения телескопа[6].
Звезда-предшественник и вспышка
правитьСверхновая SN 1987A была открыта канадским астрономом Яном Шелтоном[англ.] при помощи 25-см астрографа обсерватории Лас-Кампанас[5]:182, а первая фотография получена Мак Нотом 23 февраля в 10:35[3]:22. В течение первой послевспышечной декады светимость SN 1987A уменьшалась, а затем почти три месяца увеличивалась до максимума[4]:197. Звездой-предшественником SN 1987A был голубой сверхгигант Sanduleak −69° 202[7] с массой около 17 масс Солнца, который присутствует ещё в Капском фотографическом обозрении 1896—1900 гг.[5]:183 По радиоизлучению, зарегистрированному в первые две недели вспышки, радиоастрономами было установлено, что окружавший звезду газ по плотности и скорости соответствовал звёздному ветру голубого сверхгиганта. В то же время ультрафиолетовое излучение, зарегистрированное в мае 1987 года спутником IUE, по спектру соответствовало газу более высокой плотности и меньшей скорости, располагавшемуся дальше от звезды-предшественника. На основе анализа был сделан вывод, что этот газ соответствовал звёздному ветру красного сверхгиганта, дувшему за тысячи лет до вспышки, то есть что звезда-предшественник была в то время красным сверхгигантом, но затем превратилась в голубой сверхгигант[3]:29.
Вспышка потребовала пересмотра некоторых положений теории звёздной эволюции, поскольку считалось, что почти исключительно красные сверхгиганты и звёзды Вольфа — Райе могут вспыхивать как сверхновые[5]:184.
SN 1987A является сверхновой типа II, образующейся на конечном этапе из одиночных массивных звёзд, о чём свидетельствовали линии водорода уже в самых ранних спектрах этой сверхновой, так как именно водород и гелий являются основными элементами оболочки сверхновых II типа[3]:23—24.
Нейтринная вспышка
правитьВ 2:52 по всемирному времени 23 февраля на советско-итальянском нейтринном детекторе LSD под горой Монблан было зарегистрировано 5 событий, вызванных нейтрино; подобные эффекты за счёт случайных совпадений фон способен создавать лишь раз в два года[5]:192. Через 5 часов, в 7:35 по всемирному времени 23 февраля (приблизительно за 3 часа до первого обнаружения сверхновой на фотопластинке) нейтринные обсерватории Kamiokande II, IMB и Баксан зарегистрировали вспышку нейтрино, длившуюся менее 13 секунд, причём по данным Kamiokande II было определено направление, с точностью около 20 градусов совпавшее с направлением на Большое Магелланово Облако[5]:191. Хотя за это время были зарегистрированы всего 24 нейтрино и антинейтрино, это существенно превысило фон. Зарегистрированные нейтринные события стали первым (и на 2017 год — единственным) случаем регистрации нейтрино от вспышки сверхновой. По современным представлениям, энергия нейтрино составляет около 99 % общей энергии, выделяемой при вспышке. Всего выделилось порядка 1058 нейтрино с общей энергией порядка 1046 джоулей[5]:189 (~100 Foe). Всплеск нейтрино, унёсший основную часть гравитационной энергии, свидетельствовал о коллапсе ядра звезды-предшественника и образовании на его месте нейтронной звезды[3]:26—27
Нейтрино и антинейтрино достигли Земли практически одновременно, что стало подтверждением общепринятой теории, по которой гравитационные силы действуют на материю и антиматерию одинаково.
Тепловой энергии разлетающегося вещества оболочки сверхновой недостаточно для объяснения длительности её вспышки, продолжавшейся несколько месяцев. На поздней стадии сверхновая светилась за счёт энергии радиоактивного распада никеля-56 (период полураспада 6 суток) с образованием кобальта-56 и последующего распада кобальта-56 (период полураспада 77,3 суток) с образованием стабильного железа-56[8]. Уносящие большую часть энергии распада гамма-кванты, рассеиваясь оболочкой, породили также жёсткое рентгеновское излучение сверхновой[3]:25—27.
10 августа 1987 года обсерваторией «Рентген» на модуле «Квант-1» было обнаружено жёсткое рентгеновское излучение SN 1987A[5]:195, получены широкополосные (~1—1000 кэВ) спектры излучения этой сверхновой[9]. Поток в диапазоне 20—300 кэВ от SN 1987A был также зарегистрирован спутником Ginga[5]:195. Гамма-излучение от сверхновой регистрировалось в августе-ноябре 1987 года спутником SMM[3]:26.
Световое эхо
правитьВ феврале 1988 года на Европейской южной обсерватории было обнаружено световое эхо сверхновой SN 1987A. Оно представляло собой два концентрических кольца вокруг места вспышки сверхновой, которые созданы рассеявшимся на газо-пылевых облаках светом, испущенным сверхновой во время вспышки[3]:29.
В исследовании, опубликованном в июне 2015 года, используя изображения с космического телескопа «Хаббл» и Very Large Telescope, сделанные в период с 1994 по 2014 год, показывается, что светящиеся сгустки материи, составляющие кольца, исчезают. Прогнозируется, что кольца исчезнут в период между 2020 и 2030 годами[10].
Остаток сверхновой
правитьОстаток SN 1987A является объектом пристального изучения. Особенностью сверхновой являются открытые в 1994 два симметрично расположенных неярких кольца, образовавшихся при слиянии двух звёзд[11][12].
Примерно в 2001 году вещество, образовавшееся в результате взрыва и разлетающееся со скоростью более 7000 км/с, достигло внутреннего кольца. Это стало причиной нагревания последнего и порождения рентгеновского излучения, поток которого от кольца увеличился в три раза с 2001 по 2009 год. Часть рентгеновского излучения, поглощаемая плотным веществом, близким к центру, отвечает за сопоставимое увеличение видимого потока от остатка сверхновой за период с 2001 по 2009 гг. Это увеличение яркости остатка повернуло вспять процесс, наблюдавшийся до 2001 года, когда поток в видимом диапазоне уменьшался из-за распада изотопа титан-44[13].
Астрономы предсказывали, что по мере остывания газа после взрыва атомы кислорода, углерода и кремния в холодных центральных частях остатка будут связываться, образуя большие количества молекул и пыли. Однако наблюдения SN 1987A с помощью инфракрасных телескопов в течение первых 500 дней после взрыва выявили лишь малые количества горячей пыли. 6 января 2014 года появилось сообщение об обнаружении в рамках проекта ALMA намного больших количеств холодной пыли, которые ярко светились в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Астрономы оценили, что на тот момент остаток сверхновой содержал вновь образовавшуюся пыль массой в четверть массы Солнца, и что почти весь углерод, выделившийся в результате взрыва, вошёл в состав пыли; они также нашли значительные количества диоксида углерода и моноксида кремния[14][15].
В 2019 году при анализе данных телескопа ALMA, полученных в 2015 году, учёные обнаружили в системе SN 1987A участок пыли и газа с высокой относительно окрестностей температурой (хотя более высокую плотность, а не температуру этого участка нельзя полностью исключать), что дало повод авторам исследования утверждать в опубликованной статье о вероятном компактном источнике, а в публичном заявлении — о нейтронной звезде, скрывающейся за пылью и нагревающей её[16][17].
Примечания
править- ↑ Lyman, J. D.; Bersier, D.; James, P. A. Bolometric corrections for optical light curves of core-collapse supernovae (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 2013. — Vol. 437, no. 4. — P. 3848. — doi:10.1093/mnras/stt2187. — . — arXiv:1311.1946.
- ↑ 1 2 3 SN1987A in the Large Magellanic Cloud. Hubble Heritage Project. Дата обращения: 25 июля 2006. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Чугай Н. Н. Сверхновая в Большом Магеллановом Облаке // Земля и Вселенная. — М.: Наука, 1989. — № 2. — С. 22—30.
- ↑ 1 2 Мустель Э. Р., Чугай Н. Н. Сверхновые, какими мы их видим // Наука и человечество, 1988 / Редкол., предс. А. А. Логунов. — М.: Знание, 1988. — С. 187—197.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ефремов Ю. Н., Шакура Н. И. Сверхновая 1987 A в Большом Магеллановом Облаке // Астрономический календарь на 1989 год : Справочное издание. — М.: Наука, 1988. — С. 181—195. — ISSN 0132-4063.
- ↑ Более близкая сверхновая G1.9+0.3, открытая в 1985 году по её остатку и, по подсчётам учёных, вспыхнувшая около 1868 года, в то время не наблюдалась.
- ↑ Sk −69° 202 Архивная копия от 7 февраля 2016 на Wayback Machine в SIMBAD
- ↑ Астрофизический модуль «Квант» // Наука и человечество, 1989 / Редкол., предс. А. А. Логунов. — М.: Знание, 1989. — С. 299—301.
- ↑ Discovery of hard X-ray emission from supernova 1987A [1] с теоретическими предсказаниями спектра излучения сверхновой [2]
- ↑ Liz Kruesi. Supernova prized by astronomers begins to fade from view. New Scientist. Дата обращения: 13 июня 2015. Архивировано 13 июня 2015 года.
- ↑ [3]Архивная копия от 6 февраля 2020 на Wayback Machine [astro-ph/0703317] The Triple-Ring Nebula around SN1987A: Fingerprint of a binary merger
- ↑ Элементы — новости науки: Объяснено происхождение колец сверхновой 1987А. Дата обращения: 3 апреля 2011. Архивировано 29 ноября 2011 года.
- ↑ Larsson J et al. X-ray illumination of the ejecta of supernova 1987A (англ.) // Nature : journal. — 2011. — Vol. 474, no. 7352. — P. 484—486. — doi:10.1038/nature10090.
- ↑ "Supernova's Super Dust Factory Imaged with ALMA" (англ.). National Radio Astronomy Observatory. 2014-01-06. Архивировано 27 апреля 2015. Дата обращения: 27 апреля 2015.
- ↑ Indebetouw R et al. Dust Production and Particle Acceleration in Supernova 1987A Revealed with ALMA (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2014. — Vol. 782, no. 1. — doi:10.1088/2041-8205/782/1/L2. — arXiv:1312.4086.
- ↑ P. Cigan et al. High Angular Resolution ALMA Images of Dust and Molecules in the SN 1987A Ejecta (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2019. — Vol. 886, iss. 1. — P. 51. — doi:10.3847/1538-4357/ab4b46. — . — arXiv:1910.02960.
- ↑ Jonathan O'Callaghan. A Missing Neutron Star May Have Been Found after 30-Year Hunt. Scientific American (25 ноября 2019). Дата обращения: 15 декабря 2019. Архивировано 20 декабря 2019 года.
