Рубрика: Сверхновые

Измерение космических расстояний — сложная задача, и астрономы полагаются для этого на множество методов и инструментов, которые в совокупности называются лестницей космических расстояний. Одним из особенно важных инструментов являются сверхновые типа Ia, из двойных систем, где одна звезда (белый карлик) поглощает вещество своего компаньона (часто красного гиганта), пока не достигнет предела Чандрасекара и не разрушится под действием собственной массы. Когда эти звезды сбрасывают свои внешние слои в результате мощного взрыва, они яркостью своей вспышки временно затмевают все на заднем плане.

В недавнем исследовании международная группа исследователей во главе с Ариэлем Губаром из Центра Оскара Кляйна Стокгольмского университета обнаружила необычную сверхновую типа Ia, SN Zwicky (SN 2022qmx), пронаблюдав её через так называемый “Крест Эйнштейна”, необычное явление, предсказанное общей теорией относительности Эйнштейна, когда присутствие гравитационной линзы на переднем плане усиливает свет от удаленного объекта. Это стало крупным достижением для команды, поскольку она участвовала в наблюдении двух очень редких астрономических событий, которые случайно совпали.

Первоначальное обнаружение сверхновой было произведено с помощью установки Цвикки Паломарской обсерватории в Калифорнии. Несколько недель спустя команда наблюдала ее с помощью адаптивной оптики в обсерватории Кека на вершине Маунакеа, Гавайи, и Очень большого телескопа (VLT) в обсерватории Паранал в Чили. Основываясь на наблюдаемой яркости, астрономы выдвинули гипотезу, что они наблюдали сильный эффект линзирования.

Последующие наблюдения и изображения, полученные космическим телескопом «Хаббл», подтвердили эту теорию, показав, что эффект многократного линзирования образов возник в результате того, что галактика на переднем плане увеличила сверхновую в 25 раз! Это случайное открытие дает астрономам многочисленные возможности, в том числе возможность более детально изучить SN Zwicky и продолжить расследование тайн гравитационных линз.

“Открытие SN Zwicky не только демонстрирует замечательные возможности современных астрономических инструментов, но и представляет собой значительный шаг вперед в нашем стремлении понять фундаментальные силы, формирующие нашу Вселенную” – заявили ученые.

Однако последствия этого наблюдения выходят за рамки этих двух явлений. Изучение сверхновых типа Ia привело астрономов к осознанию того, что космос расширяется с ускоряющейся скоростью. Это открытие принесло Нобелевскую премию по физике за 2011 год, которая была разделена между Солом Перлмуттером (Проект космологии сверхновых) и совместно Брайаном П. Шмидтом и Адамом Г. Рейссом (Команда поиска сверхновых с высоким z). Поэтому наблюдения SN Zwicky могли бы помочь астрономам разгадать тайну того, что движет этим ускоренным расширением.

Чрезвычайное увеличение SN Zwicky дает ученым беспрецедентный шанс изучить свойства отдаленных взрывов сверхновых типа Ia, которые им нужны для изучения природы темной энергии. Помимо этого, это также может помочь астрономам приоткрыть завесу над темной материей и обосновать теории о том, как умрет Вселенная.

Это изображение остатка сверхновой Кассиопеи А, первого объекта, наблюдаемого спутником NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), который объединяет некоторые из первых рентгеновских данных, собранных IXPE, выделенных пурпурным цветом, с высокоэнергетическими рентгеновскими данными, полученными с рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра», выделенными синим цветом. Спутник позже обнаружил поляризованные рентгеновские лучи от 4U 0142 + 61, сильно намагниченной нейтронной звезды, расположенной в созвездии Кассиопеи.

«Прекрасный эффект», предсказанный квантовой электродинамикой (КЭД), может объяснить загадочные первые наблюдения поляризованных рентгеновских лучей, испускаемых магнетаром — нейтронной звездой, обладающей мощным магнитным полем.
Ожидалось, что чрезвычайно плотный и горячий остаток массивной звезды, обладающий магнитным полем в 100 триллионов раз сильнее Земного, будет генерировать рентгеновские лучи с высокой поляризацией, что означает, что электромагнитное поле излучения не колебалось случайным образом, а имело предпочтительное направление.

Но ученые были удивлены, когда в прошлом году спутник NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) обнаружил, что рентгеновские лучи низкой и высокой энергии поляризованы по-разному, а электромагнитные поля ориентированы под прямым углом друг к другу.

Это явление может быть естественным образом объяснено как результат «фотонной метаморфозы» — трансформации рентгеновских фотонов, которая теоретизировалась, но никогда не наблюдалась непосредственно

В новом исследовании астрофизики изучили возможное воздействие рентгеновских лучей на планеты, находящиеся на определенном расстоянии от взрывов сверхновых. Данные, полученные телескопа «Чандра» и с других телескопов, предполагают, что планеты в радиусе примерно 160 световых лет могут подвергаться воздействию интенсивной волны рентгеновских лучей.

До этого исследования большинство исследований последствий взрывов сверхновых были сосредоточены на опасности, исходящей от двух периодов: интенсивного излучения, производимого сверхновой в течение нескольких дней и месяцев после взрыва, и энергетических частиц, которые прилетают через сотни-тысячи лет.

Однако даже эти тревожные угрозы не в полной мере описывают опасности, возникающие в результате взрыва звезды. Исследователи обнаружили, что между этими двумя ранее выявленными опасностями скрывается еще одна. Взрыв сверхновой всегда испускает рентгеновские лучи, но если взрывная волна от взрыва ударит по плотному окружающему газу, это может вызвать всплеск особенно большой дозы рентгеновских лучей, который возникнет через месяцы или годы после взрыва и может длиться десятилетиями, что может уничтожить атмосферы планет на расстоянии до 160 световых лет от сверхновой.

Сегодня Земле такая угроза не грозит, потому что на таком расстоянии нет потенциальных предшественников сверхновых, но, возможно, в прошлом она подвергалась такому воздействию рентгеновских лучей.