«Призрачная рука» простирается в просторах космоса

Призрачная «рука», которая тянется через космос, только что дала ученым астрономам новое представление о насильственной смерти массивных звезд.

Эта впечатляющая структура представляет собой выброс от коллапса ядра сверхновой, и, делая снимки в течение 14 лет, астрономы смогли наблюдать, как она вырывается в космос со скоростью около 4 000 километров в секунду.

На самых кончиках «пальцев» остаток сверхновой и взрывная волна - названная MSH 15-52 - врезается в облако газа под названием RCW 89, расталкивая и порождая узлы в материале, заставляя расширяющуюся сверхновую замедляться.

MSH 15-52 находится на расстоянии 17 000 световых лет от Земли и, похоже, является одним из самых молодых известных остатков сверхновой в Млечном Пути. Свет от звездного взрыва достиг Земли примерно 1 700 лет назад, когда у звезды-прародительницы закончилось топливо для термоядерного синтеза, ее внешний материал выбросился в космос, а ядро разрушилось.
 

Развалившееся ядро превратилось в тип «мертвой» звезды под названием пульсар - чрезвычайно плотный объект с нейтронами, упакованными так плотно, что они приобретают некоторые свойства атомного ядра, пульсирующего светом от своих полюсов при вращении на высокой скорости.

Это вращение также помогает сформировать рентгеновскую туманность из выброшенного звездного материала, расширяющегося в космос.

Как именно быстро она расширяется, подробно описано в новом исследовании, в котором на снимках 2004, 2008 и 2017-2018 годов наблюдаются изменения в RCW 89 по мере погружения в нее остатка сверхновой.

Рассчитав расстояние, пройденное этими элементами с течением времени, мы получили лучшее понимание скорости ударной волны и частиц выброшенного звездного материала в MSH 15-52. Вы можете увидеть это на изображении ниже.

Взрывная волна, расположенная около одного из кончиков пальцев руки, - это участок, где MSH 15-52 встречается с RCW 89, который движется со скоростью 4 000 километров в секунду, но некоторые частицы материала движутся еще быстрее, со скоростью до 5 000 км/с.

Считается, что эти частицы - сгустки магния и неона, образовавшиеся в звезде перед взрывом сверхновой, и они движутся с разными скоростями. Даже самые медленные из них кажутся безумно быстрыми - около 1 000 км/с.

Тем не менее, эти элементы замедляются по мере взаимодействия с материалом в RCW 89. Расстояние от пульсара до RCW 89 составляет около 75 световых лет; чтобы преодолеть это расстояние, необходимая средняя скорость расширения внешнего края MSH 15-52 составляет 13 000 км/с.

Это означает, как установили исследователи, что материал должен был пройти через относительно низкоплотную полость или пузырь в газе вокруг взорвавшейся звезды, прежде чем столкнуться с RCW 89. Это согласуется с моделью сверхновой с коллапсом ядра.

Когда звезда-предшественник достигла конца своей главной последовательности, мощный звездный ветер взорвался в окружающем ее пространстве, лишив звезду водорода и создав гигантскую полость. Затем, когда ядро звезды окончательно разрушилось в сверхновой, взрыв выбросил оставшийся звездный материал в эту относительно пустую область пространства.

RCW 89 представляет собой стенку полости. Когда MSH 15-52 столкнулся с этой областью с более высокой плотностью, столкновение вызвало быстрое замедление.

Выброс сверхновой с более высокой скоростью также наблюдался в остатке сверхновой Кассиопея А, расположенном на расстоянии 11 000 световых лет. Считается, что это тоже была сверхновая с коллапсом ядра, но мы наблюдали ее гораздо позже - свет от взрыва достиг Земли всего 350 лет назад.

Ученые пока не очень понимают происхождение быстро движущихся сгустков в обеих сверхновых, но сбор дополнительных данных и изучение подобных взрывов в разные периоды времени поможет астрономам кропотливо собрать головоломку воедино.