Сверхновая 1054 г. н.э. – Сверхновая Златовласка, проливающая свет на средневековую тайну

Открытие проливает новый свет на Тысячелетняя тайна сверхновой звезды 1054 года нашей эры, которая была видна во всем мире в дневное время, прежде чем в конечном итоге превратилась в Крабовидную туманность.

Эта сверхновая, создавшая Крабовидную туманность, наблюдалась и записывалась летописцами Земли. Китайские астрономы заметили яркую «гостевую» звезду около Тяньгуаня (ныне известная как Дзета Тельца) в созвездии Быка. Они первыми задокументировали массивную сверхновую в Крабовидной туманности, созданную тысячи лет назад и состоящую из огромного расширяющегося облака газа и пыли на расстоянии 6000 световых лет от Земли.

Это было первое когда-либо зарегистрированное наблюдение сверхновой.

Исторически сверхновые подразделяются на два основных типа: термоядерные и коллапс с железным ядром. Термоядерная сверхновая – это взрыв белого карлика после того, как он приобрел материю в двойной звездной системе.

Пиктограмма Анасази, возможно, изображающая сверхновую в Крабовидной туманности в 1054 году нашей эры. Каньон Чако, Нью-Мексико. 

Эти белые карлики представляют собой плотные ядра пепла, которые остаются после того, как звезда с малой массой (одна примерно в 8 раз больше массы Солнца) достигает конца своей жизни. Сверхновая с коллапсом железного ядра возникает, когда у массивной звезды – масса которой примерно в 10 раз превышает массу Солнца – заканчивается ядерное топливо, а ее железное ядро ​​коллапсирует, создавая черную дыру или нейтронную звезду. Между этими двумя основными типами сверхновых находятся сверхновые с захватом электронов.

Эти звезды прекращают синтез, когда их ядра состоят из кислорода, неона и магния; они недостаточно массивны, чтобы создавать железо.

В то время как гравитация всегда пытается раздавить звезду, то, что удерживает большинство звезд от коллапса, – это либо продолжающийся синтез, либо, в ядрах, где синтез остановился, тот факт, что вы не можете плотнее упаковать атомы. В сверхновой с захватом электронов некоторые электроны в кислородно-неоново-магниевом ядре врезаются в свои атомные ядра в процессе, называемом захватом электронов. Это удаление электронов заставляет ядро ​​звезды прогибаться под собственным весом и коллапсировать, что приводит к сверхновой с захватом электронов.

Если бы звезда была немного тяжелее, основные элементы могли бы слиться, чтобы создать более тяжелые элементы, продлив ее жизнь. Так что это своего рода обратная ситуация Златовласки: звезда недостаточно легка, чтобы избежать коллапса ядра, и недостаточно тяжелая, чтобы продлить свою жизнь и умереть позже другими способами.

Крабовидная туманность. Крабовидная туманность – это разрушенный остаток массивной звезды, которая закончила свою жизнь в результате взрыва сверхновой. почти тысяча лет. Он расположен примерно в 6500 световых годах от Земли в созвездии Тельца. 

Эта теория была сформулирована в 1980 году Кеничи Номото из Токийского университета и другими. На протяжении десятилетий теоретики формулировали предположения о том, что искать в сверхновой с захватом электронов и ее звездных прародителях SAGB. Звезды должны иметь большую массу, терять большую часть перед взрывом, и эта масса рядом с умирающей звездой должна иметь необычный химический состав. Тогда сверхновая, захватывающая электроны, должна быть слабой, иметь мало радиоактивных осадков и иметь в ядре элементы, богатые нейтронами.

Новое исследование возглавляет Даичи Хирамацу, аспирант Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и обсерватории Лас-Камбрес (LCO). Хирамацу является одним из основных участников Global Supernova Project, всемирной группы ученых, использующих десятки телескопов по всему земному шару. Команда обнаружила, что сверхновая SN 2018zd имела много необычных характеристик, некоторые из которых были впервые замечены в сверхновой.

Помогло то, что сверхновая находилась относительно близко – всего в 31 миллионе световых лет от галактики NGC 2146. Это позволило команде изучить архивные изображения, сделанные космическим телескопом Хаббл до взрыва, и обнаружить вероятную звезду-прародитель до него. взорвался. Наблюдения согласуются с другой недавно идентифицированной звездой SAGB в Млечном Пути, но несовместимы с моделями красных сверхгигантов, предшественников нормальных сверхновых с коллапсом железного ядра.

Исследователи обнаружили, что в то время как некоторые из них имели несколько индикаторов, предсказанных для сверхновых с захватом электронов, только SN 2018zd имел все шесть: очевидный предшественник SAGB, сильная потеря массы перед сверхновой, необычный химический состав звезды, слабый взрыв, небольшая радиоактивность. , и активная зона, богатая нейтронами.

«Мы начали с того, что спросили:« Что это за чудак? »- сказал Хирамацу. «Затем мы изучили все аспекты SN 2018zd и поняли, что все они могут быть объяснены в сценарии электронного захвата».

Новые открытия также проливают свет на некоторые загадки самой известной сверхновой звезды прошлого. В 1054 году нашей эры в Галактике Млечный Путь произошла сверхновая, которая, согласно китайским и японским записям, была настолько яркой, что ее можно было наблюдать днем ​​в течение 23 дней, а ночью – почти два года. Образовавшийся остаток, Крабовидная туманность, был изучен очень подробно.

Крабовидная туманность ранее была лучшим кандидатом на роль сверхновой с захватом электронов, но ее статус был неопределенным отчасти из-за того, что взрыв произошел почти тысячу лет назад. Новый результат увеличивает уверенность в том, что историческая SN 1054 была сверхновой с захватом электронов. Это также объясняет, почему эта сверхновая была относительно яркой по сравнению с моделями: ее светимость, вероятно, была искусственно увеличена из-за столкновения выброса сверхновой с материалом, отброшенным звездой-прародительницей, как это было видно на SN 2018zd.

Кен Номото из ИПМУ Кавли Токийского университета выразил восхищение тем, что его теория подтвердилась. «Я очень рад, что наконец была открыта сверхновая с захватом электронов, которая, как предсказывали мои коллеги, существует и связана с Крабовидной туманностью 40 лет назад», – сказал он. «Я очень ценю огромные усилия, приложенные для получения этих наблюдений. Это прекрасный случай сочетания наблюдений и теории ».

Хирамацу добавил: «Это был такой« момент Эврики »для всех нас, что мы можем внести свой вклад в закрытие теоретического цикла 40-летней давности, и для меня лично, потому что моя карьера в астрономии началась, когда я посмотрел потрясающие изображения Вселенная в школьной библиотеке, одной из которых была знаменитая Крабовидная туманность, снятая космическим телескопом Хаббла ».

«Термин« розеттский камень »слишком часто используется в качестве аналогии, когда мы находим новый астрофизический объект, – сказал Эндрю Хауэлл, штатный научный сотрудник обсерватории Лас-Камбрес и дополнительный преподаватель Калифорнийского университета в Калифорнии, – но в данном случае я думаю, что это уместно. Эта сверхновая звезда буквально помогает нам расшифровывать записи тысячелетней давности из культур со всего мира. И это помогает нам связать одну вещь, которую мы не до конца понимаем, Крабовидную туманность, с другой вещью, о которой у нас есть невероятные современные записи, – с этой сверхновой. В процессе он учит нас фундаментальной физике: как создаются некоторые нейтронные звезды, как живут и умирают экстремальные звезды, и как элементы, из которых мы состоим, создаются и рассеиваются по Вселенной ». Хауэлл также является руководителем проекта Global Supernova и защитил докторскую диссертацию Хирамацу. советник.