[Перевод] История сверхновых – фейерверков нашей Галактики

Когда я убедил себя, что ни одна звезда подобного типа ранее не сияла, я пришёл в такое недоумение из-за неправдоподобности случившегося, что стал сомневаться в собственных глазах.
— Тихо Браге

Когда мы смотрим на галактики, разбросанные по Вселенной, мы видим, что периодически – примерно раз в столетие – яркая звезда так сильно разгорается, что на некоторое время может затмить всю остальную галактику!

Это, конечно же, не яркость звезды увеличивается – это самые атомы, составляющие звезду, вовлекаются в неконтролируемую реакцию ядерного синтеза, и приводят к печально известному явлению по имени сверхновая!

В рамках самого большой из научных полос невезения мы не видели взрыв сверхновой в нашей галактике со времён изобретения телескопа! Последний раз она рванула в 1604 году, и с тех пор уже давно исчезла из вида. Хорошо, что мы можем изучать эти объекты не только по видимому свету: мы можем развернуть множество чувствительных к разным длинам волн телескопов в те области неба, где зарегистрировали сверхновые, и посмотреть, как они выглядят сегодня!

Сверхновая 1604 года была последней, видимой с Земли невооружённым глазом, и здесь она показана при помощи комбинации видимого света, рентгеновских лучей и инфракрасной съёмки. По отсутствию мощного источника рентгеновских лучей (нейтронной звезды или чёрной дыры) в центре, этот взрыв, скорее всего, был типа Ia, когда белый карлик либо сливается с другой звездой, либо получает достаточно дополнительной массы, и взрывается!

То же самое было и с предыдущей, SN 1572.

Не представляющие ничего особенного на вид, сверхгорячие остатки взорвавшейся звезды разбросало в космос с умопомрачительными скоростями в тысячи километров в секунду, и они были настолько горячими, что испускали рентгеновское излучение! Ещё там есть пыль, распространённая по всей галактике, и она нагревается от взрыва сверхновой – именно это и светится в инфракрасном диапазоне.

Последняя сверхновая до этого? Придётся вернуться аж до 1181 года, и мы до сих пор не уверены, что нашли её останки. Но мы точно нашли ту, что наблюдали до этого: SN 1054.

Эти остатки, как можно заметить, выглядят совершенно не так, как предыдущие, и тому есть причина: это сверхновая совершенно другого типа! Крабовидная туманность, также известная, как Мессье 1, не была образована слишком массивным белым карликом, а появилась из-за сверхмассивной звезды, сжёгшей всё своё топливо и погибшей в коллапсе ядра, что привело к выбросу материи на десятки солнечных масс!

Коллапс ядра этой звезды создал пульсар. Пульсары – одни из самых удивительных часов Вселенной, их превосходят по точности лишь атомные часы на Земле!

До этого была самая яркая из всех зафиксированных на Земле сверхновых в 1006-м.

К этому моменту вы уже должны сообразить, что когда-то это был белый карлик, а не сверхмассивная звезда. Через 1000 лет пузырь, созданный взрывом, разросся до размеров в несколько световых лет, и если бы наша звезда так рванула, то край пузыря уже был бы на полпути к Альфа Центавра!

До 1006 года был один взрыв в 393 году, который мы, возможно, нашли, ещё один в 386, который вроде бы нашли, но скорее всего, его не было, и самая старая сверхновая, из записанных и подтверждённых: 185 года!

Глядя на рентгеновское изображение 2000 лет спустя, можно сказать, что это был белый карлик, а не сверхмассивная звезда.

Но рассматривая эти изображения, я подумал: насколько интересно будет изучить эти остатки только лишь в видимом свете, будто бы фотографии космических фейерверков в ускоренной съёмке? Давайте посмотрим.

Через почти 2000 лет, у остатков сверхновой RCW 86 (от сверхновой 185 года) в видимом диапазоне всё ещё заметен внешний контур пузыря (красное, вверху). Как и у последней стадии фейерверка, это последняя часть, которую будет видно человеческим взглядом (голубое – это рентгеновский газ).

Но, оказывается, тысяча лет мало что меняют.

Сверхновая 1006 еле различима в видимом свете, видна лишь тонкая полоска и очень тусклый газ по внешнему контуру (и конечно, все остальные звёзды!). Но сверхновая 1054, о которой мы говорили, как об остатках сверхмассивной звезды, а не белого карлика, представляет собой совершенно другое.

Помните то великолепное изображение Крабовидной туманности, которое я вам показывал? Это фотография исключительно в видимом свете! Внешние слои газа, богатого самыми лёгкими из тяжёлых элементов – кислородом, углеродом, азотом – создают красивые и контрастные цвета в туманности, когда они перегреваются и разбрызгиваются по межзвёздному пространству.

Но фотографии, сделанные на множестве других длин волн, могут рассказать нам гораздо больше, как вы можете видеть — от ярких источников рентгеновского излучения в ядре звёзд до тёплой пыли, наблюдаемой в инфракрасные телескопы. В случае Крабовидной туманности, видимый свет, тем не менее, много о чём может рассказать, благодаря большому количеству газа и пыли, а также энергии, вышедшей вместе с ними.

Сверхновая 1572, у которой почти не было газа и пыли, представляет собой другой случай.

Ведь должны же были найти остатки солнцеподобной звезды, взорванной её компаньоном, превратившимся в сверхновую порядка 500 лет назад? Ни следа.

Так что варианты бывают разные, и отличным примером будет сверхновая 1604 года.

Ни полоска, ни пузырь, а лишь небольшой район, где из остатков видно немного светящегося газа.

Не хватает лишь снимков сверхмассивного взрыва, где горячая видимая пыль была сметена. Как бы он выглядел?

С 1604 года у нас в Галактике не случалось сверхновых, видимых с Земли невооружённым глазом. Но в конце 17-го века появилась одна сверхновая, и хотя в оптическом диапазоне её остатки еле видны, она представляет собой самый громкий источник в радиодиапазоне в нашей галактике: Кассиопея А!

Она расположена в 11 000 световых годах от нас, размер её остатков уже занял 10 световых лет в поперечнике — она выросла больше, чем Крабовидная туманность, при этом росла в три раза меньшее время! Раз уж это самый сильный радиоисточник, то там наверно должна быть какая-то фантастическая нейтронная звезда или чёрная дыра.

Но я хотел показать вам фейерверк.

И это не визуализация и не симуляция. Несравненный телескоп им. Хаббла сделал отличную фотографию с длинной выдержкой, запечатлевшую видимый свет от остатков сверхновой, который нужно посмотреть, чтобы понять, почему я называю эти взрывы «космическими фейерверками».

Это потрясающе! Если у вас есть время, рекомендую поиграться с крупномасштабной версией фотографии. Я решил показать вам её по частям и прокомментировать наиболее интересные её фрагменты.

Обратимся к пузырю.

Теперь посмотрим на трёхслойную структуру поверх пузыря. Обратите внимание на небольшие «колонны», некоторые регионы, в которых плотность материи выше, чем у других.

А теперь увеличим зеленоватую область.

Надеюсь, вам понравились фейерверки! Слишком много времени прошло с момента появления сверхновой в нашей Галактике. Увидим ли мы новую при нашей жизни? Как заключает граф Монте-Кристо:

Вся человеческая мудрость содержится в двух словах: ждать и надеяться.

А пока наслаждайтесь шоу!