Астрономы обнаружили внезапно исчезнувшую нейтронную звезду

В феврале 1987 года в Большом Магеллановом облаке, удаленном на 167 644 световых года, астрономы наблюдали за тем, как массивная звезда погибла в захватывающей сверхновой.

Но когда вспышка стихла, чего-то не хватало. Не было никаких признаков нейтронной звезды, которая должна была появиться.

Теперь, 33 года спустя, астрономы наконец увидели эту мертвую звезду, сияющую из густого облака затуманивающейся пыли в центре остатка сверхновой звезды - пылающих осколков его собственных звездных внутренностей.

Существует несколько типов сверхновых в зависимости от типа умирающей звезды. Те, которые производят нейтронную звезду - сверхновые типа II - начинаются со звезды, в 8-30 раз превышающей массу Солнца, которая становится все более нестабильной, поскольку в ней не хватает элементов для поддержки ядерного синтеза. Наконец, он взрывается, выбрасывая свой внешний материал и выбрасывая свет и нейтрино в космос, в то время как ядро ​​разрушается в нейтронную звезду.

В случае сверхновой 1987 года все произошло так, как ожидалось. Старая голубая сверхгигантская звезда под названием Sanduleak -69 202, примерно в 20 раз превышающая массу Солнца, прошла зрелищное световое шоу - настолько яркое, что это было видно невооруженным глазом - в соответствии с нейтринным потоком, обнаруженным здесь на Земле.

Событие оставило после себя пылающий остаток сверхновой по имени SN 1987A. Но в центре астрономы не смогли найти следов ожидаемой новорожденной нейтронной звезды.

Затем, в ноябре прошлого года, группа исследователей во главе с Филом Чиганом из Университета Кардиффа в Великобритании объявила, что они наконец нашли горячий, яркий шарик в ядре остатка с помощью массива Atacama в Чили. Они говорили, что это соответствует нейтронной звезде, окутанной густым облаком пыли.

"Мы были очень удивлены, увидев этот теплый шарик, сделанный густым облаком пыли в остатке сверхновой. В облаке должно быть что-то, что подогревает пыль и заставляет ее сиять. Вот почему мы предположили, что нейтронная звезда прячется в облаке пыли", - объяснил астрофизик Микако Мацуура из Кардиффского университета.

Но была еще проблема. Что бы оно ни светилось внутри капли, казалось, что оно может быть слишком ярким, чтобы быть нейтронной звездой. Именно здесь приходит команда во главе с астрофизиком Дэни Пейджем из Национального автономного университета Мексики. 

В новой статье Пейдж и его команда теоретически продемонстрировали, что светящийся шарик действительно может быть нейтронной звездой. Его яркость соответствует тепловому излучению очень молодой нейтронной звезды - иными словами, она все еще очень, очень горячая от взрыва сверхновой. Они назвали нейтронную звезду NS 1987A.

"Несмотря на огромную сложность взрыва сверхновой и экстремальные условия, царящие внутри нейтронной звезды, обнаружение теплого сгустка пыли является подтверждением нескольких предсказаний", - сказал Пейдж.

Высокая температура - около 5 миллионов градусов по Цельсию - это одно из таких предсказаний. Другое - местоположение звезды. Она не совсем в центре сверхновой, но летит от нее со скоростью до 700 километров в секунду.

В этом нет ничего необычного - если взрыв сверхновой происходит неравномерно, он может вызвать коллапс звездного ядра на абсолютно безумных скоростях.

Команда также сравнила наблюдения с другими возможными сценариями, такими как радиоактивный распад изотопов. Они также исследовали пригодность для пульсара - типа быстро вращающейся, пульсирующей нейтронной звезды - или черной дыры. Ни одно из этих объяснений не соответствует данным так же хорошо, как нормальная нейтронная звезда.

Согласно анализу команды, длина NS 1987A должна составлять около 25 километров в поперечнике, и примерно в 1,38 раза больше массы Солнца - все это совершенно нормально для нейтронной звезды.

Но это также самая молодая нейтронная звезда, которую мы когда-либо видели - следующая самая молодая находится внутри остатка сверхновой Cassiopeia A, находящегося на расстоянии 11 000 световых лет и взорвавшегося в XVII веке - то есть она может предложить бесценное понимание этой метаморфической стадии звездная эволюция.

"Нейтронная звезда ведет себя точно так, как мы ожидали", - сказал астроном Джеймс Латтимер из университета Стони Брук.