Спектр-РГ открыл необычную сверхновую
Спектр-РГ
Российские астрофизики в ходе четвертого обзора неба обсерваторией «Спектр-РГ», разработанной в НПО Лавочкина, обнаружили необычный источник – круглое газопылевое облако, угловой размер которого в 8 раз больше видимого диаметра Луны. Ученые считают, что объект, получивший название G116.6-26.1 - это остаток вспышки термоядерной сверхновой, взорвавшейся 40 000 лет назад. Его главное отличие от нескольких сотен подобных объектов — свойства газа, в котором находилась взорвавшаяся звезда.
Рентгеновское изображение (8x8 градусов) окрестностей остатка вспышки сверхновой SRGe J0023+3625=G116.6-26.1, полученный телескопом СРГ/eROSITA за первые три скана всего неба. Круг, видимый на рисунке — это ударная волна, распространяющаяся по горячему газу гало нашей Галактики. Яркие белые точки соответствуют компактным источникам излучения, которые находятся далеко за пределами Галактики (в основном, далекие квазары и ядра активных галактик)
Остатки сверхновых – быстро изменчивые газопылевые структуры, остающиеся после высокоэнергичных взрывов звезд. Считается, что термоядерные сверхновые, вызванные вспышками белых карликов, встречаются в нашей Галактике реже, чем взрывы массивных звезд, сопровождающихся гравитационным коллапсом и образованием нейтронных звезд или черных дыр. До сего дня достоверно известно о пяти таких сравнительно молодых (возраст от ста до тысячи лет) остатках термоядерных взрывов.
Ранее неизвестный остаток сверхновой G116.6-26.1, обнаруженный телескопом СРГ/eROSITA, находится не в плоскости Млечного пути, где в основном сосредоточено звездное население и его можно было ожидать, а в 4 тысячах световых лет от него - в области разреженного звездного и газового гало, простирающееся на десятки и сотни тысяч световых лет. Это исключает его образование в результате взрыва массивной короткоживущей звезды - их на такой «высоте» просто нет. Поэтому ученые пришли к выводу, что это был термоядерный взрыв белого карлика.
Открытие старого остатка термоядерной сверхновой в нашей Галактике — достаточно редкое событие. Этот тип сверхновых обнаруживают в системах, одной из звезд которых является белый карлик – остаток эволюционировавшей звезды, близкой по массе Солнцу. Подобный взрыв происходит в результате термоядерных реакций с большим энерговыделением, когда масса белого карлика превышает критическую (предел Чендрасекара). В результате вспышки в межзвездную выбрасывается большое количество тяжелых элементов.
По оценкам ученых, взрыв произошел около 40 тысяч лет назад, все вещество звезды массой в 1.4 массы Солнца было выброшено взрывом с громадной скоростью около 3000 км/сек. Сейчас остаток имеет диаметр около 600–700 световых лет и продолжает расширяться.
В ходе термоядерных реакций синтеза и радиоактивного распада более половины массы белого карлика превратилось в железо. Образовавшаяся от его взрыва ударная волна при распространении «сгребла» перед собой горячий газ в гало Галактики общей массой около 100 масс Солнца. Рентгеновский телескоп СРГ/eROSITA «увидел» излучение этого газа в линиях водородоподобного (O VIII) и гелиеподобного (O VII) ионов кислорода, состоящих из ядра кислорода с зарядом Z=8 и лишь одного или двух электронов соответственно.
«Подобное излучение характерно для равновесной астрофизической плазмы с температурой около 1–2 миллионов градусов. Основные характеристики спектра найденного нами объекта предполагают, что соотношение количества разных ионов в сгребенном газе должно было измениться не сильно по сравнению окружающим его невозмущенным газом. Это, вообще говоря, удивительно, поскольку можно было ожидать, что прохождение ударной волны, нагрев и увеличение плотности газа в несколько раз должно было поменять эти соотношения.
Наше объяснение состоит в том, что плотность газа даже после сжатия была очень мала, и время установления ионизационного равновесия оказывается дольше возраста сверхновой. В результате, мы наблюдаем пример «перегретой» плазмы, «помнящей» изначальное соотношение между количеством разных ионов. При этом заметно меняется эффективность столкновительного возбуждения наиболее важных переходов, и излучение в линиях кислорода повышается более чем в 10 раз в сравнении с равновесной ситуацией при той же температуре. Именно это обстоятельство, как мы считаем, делает найденный остаток сверхновой источником яркого рентгеновского излучения в линиях ионов кислорода, а также уникальной «живой» лабораторией процессов в неравновесной астрофизической плазме», — говорит один из авторов открытия к.ф.-м.н. Ильдар Хабибуллин.
Спектр рентгеновского излучения из круга радиусом 1.95 градуса вокруг остатка сверхновой (красные точки). Для сравнения, черные точки показывают спектр излучения гало вне остатка сверхновой. Разность этих спектров (голубые точки) — это излучение самого остатка, в котором доминируют линии водородо- и гелиеподобных ионов кислорода (положение соответствующих линий отмечено сверху)
«Исследования свойств газа в гало нашей Галактики — это важнейшая задача для понимания процесса формирования и эволюции галактик. Гигантские размеры гало и ничтожная плотность вещества делают эту задачу очень трудной. Замечательно, что сейчас у нас появляется возможность использовать остатки вспышек сверхновых для прямых измерений температуры и плотности газа на расстояниях в десятки тысяч световых лет от нас, высоко над плоскостью Млечного Пути» — рассказывает ведущий автор статьи академик Евгений Чуразов.
«Можно надеяться, что при детальном исследовании газа в центральной части остатка будут обнаружены ионы железа общей массой почти в массу Солнца, которые были синтезированы в ходе термоядерного взрыва и гибели белого карлика. «Возможно удастся понять, как и за какое время происходит перемешивание этой «железной» плазмы с окружающей средой и обогащение газа в гало железом», — говорит соавтор статьи академик Рашид Сюняев, научный руководитель проекта «Спектр-РГ». — Поразительно и то, что открытый остаток вспышки сверхновой не виден в радиолучах. Значит, ударная волна в горячей плазме гало Галактики крайне неэффективно ускоряет космические лучи. Ведь большинство старых остатков сверхновых в плоскости нашей Галактики были открыты по их радиоизлучению».
Российские астрофизики надеются в ближайшие месяцы и годы сообщить о других неизвестных ранее остатках сверхновых, обнаруженных телескопом СРГ/eROSITA в ходе обзора всего неба в рентгеновских лучах. Но их еще надо найти среди миллионов рентгеновских источников другой природы и разреженных облаков горячего диффузного газа нашей Галактики на картах рентгеновского неба, которые получает обсерватория «Спектр-РГ».
* * *
Космическая обсерватория «Спектр-РГ» — первая отечественная обсерватория, работающая в окрестности точки Лагранжа L2, на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли. Она оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. За два года непрерывной работы, обсерватория совершила три полных обзора небесной сферы, построила сверхчувствительную карту неба в рентгеновском диапазоне.
* * *
Оригинальная статья: «Открытие большого и круглого остатка вспышки сверхновой G116.6-26.1 телескопом СРГ/еРОЗИТА: взрыв сверхновой типа Ia как индикатор свойств газа в гало нашей Галактики» опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society («Ежемесячные записки Королевского Астрономического Общества»). Авторы работы — члены российской научной группы СРГ/sROSITA по диффузным рентгеновским источникам, сотрудники ИКИ РАН: Е. Чуразов, И. Хабибуллин, Р. Сюняев, Астрономического Института РАН Н. Чугай, Физико-Технического Института имени А.Ф. Иоффе А. Быков и Института Прикладной Физики РАН И. Зинченко.
Все новости
Рентгеновское изображение (8x8 градусов) окрестностей остатка вспышки сверхновой SRGe J0023+3625=G116.6-26.1, полученный телескопом СРГ/eROSITA за первые три скана всего неба. Круг, видимый на рисунке — это ударная волна, распространяющаяся по горячему газу гало нашей Галактики. Яркие белые точки соответствуют компактным источникам излучения, которые находятся далеко за пределами Галактики (в основном, далекие квазары и ядра активных галактик)
Остатки сверхновых – быстро изменчивые газопылевые структуры, остающиеся после высокоэнергичных взрывов звезд. Считается, что термоядерные сверхновые, вызванные вспышками белых карликов, встречаются в нашей Галактике реже, чем взрывы массивных звезд, сопровождающихся гравитационным коллапсом и образованием нейтронных звезд или черных дыр. До сего дня достоверно известно о пяти таких сравнительно молодых (возраст от ста до тысячи лет) остатках термоядерных взрывов.
Ранее неизвестный остаток сверхновой G116.6-26.1, обнаруженный телескопом СРГ/eROSITA, находится не в плоскости Млечного пути, где в основном сосредоточено звездное население и его можно было ожидать, а в 4 тысячах световых лет от него - в области разреженного звездного и газового гало, простирающееся на десятки и сотни тысяч световых лет. Это исключает его образование в результате взрыва массивной короткоживущей звезды - их на такой «высоте» просто нет. Поэтому ученые пришли к выводу, что это был термоядерный взрыв белого карлика.
Открытие старого остатка термоядерной сверхновой в нашей Галактике — достаточно редкое событие. Этот тип сверхновых обнаруживают в системах, одной из звезд которых является белый карлик – остаток эволюционировавшей звезды, близкой по массе Солнцу. Подобный взрыв происходит в результате термоядерных реакций с большим энерговыделением, когда масса белого карлика превышает критическую (предел Чендрасекара). В результате вспышки в межзвездную выбрасывается большое количество тяжелых элементов.
По оценкам ученых, взрыв произошел около 40 тысяч лет назад, все вещество звезды массой в 1.4 массы Солнца было выброшено взрывом с громадной скоростью около 3000 км/сек. Сейчас остаток имеет диаметр около 600–700 световых лет и продолжает расширяться.
В ходе термоядерных реакций синтеза и радиоактивного распада более половины массы белого карлика превратилось в железо. Образовавшаяся от его взрыва ударная волна при распространении «сгребла» перед собой горячий газ в гало Галактики общей массой около 100 масс Солнца. Рентгеновский телескоп СРГ/eROSITA «увидел» излучение этого газа в линиях водородоподобного (O VIII) и гелиеподобного (O VII) ионов кислорода, состоящих из ядра кислорода с зарядом Z=8 и лишь одного или двух электронов соответственно.
«Подобное излучение характерно для равновесной астрофизической плазмы с температурой около 1–2 миллионов градусов. Основные характеристики спектра найденного нами объекта предполагают, что соотношение количества разных ионов в сгребенном газе должно было измениться не сильно по сравнению окружающим его невозмущенным газом. Это, вообще говоря, удивительно, поскольку можно было ожидать, что прохождение ударной волны, нагрев и увеличение плотности газа в несколько раз должно было поменять эти соотношения.
Наше объяснение состоит в том, что плотность газа даже после сжатия была очень мала, и время установления ионизационного равновесия оказывается дольше возраста сверхновой. В результате, мы наблюдаем пример «перегретой» плазмы, «помнящей» изначальное соотношение между количеством разных ионов. При этом заметно меняется эффективность столкновительного возбуждения наиболее важных переходов, и излучение в линиях кислорода повышается более чем в 10 раз в сравнении с равновесной ситуацией при той же температуре. Именно это обстоятельство, как мы считаем, делает найденный остаток сверхновой источником яркого рентгеновского излучения в линиях ионов кислорода, а также уникальной «живой» лабораторией процессов в неравновесной астрофизической плазме», — говорит один из авторов открытия к.ф.-м.н. Ильдар Хабибуллин.
Спектр рентгеновского излучения из круга радиусом 1.95 градуса вокруг остатка сверхновой (красные точки). Для сравнения, черные точки показывают спектр излучения гало вне остатка сверхновой. Разность этих спектров (голубые точки) — это излучение самого остатка, в котором доминируют линии водородо- и гелиеподобных ионов кислорода (положение соответствующих линий отмечено сверху)
«Исследования свойств газа в гало нашей Галактики — это важнейшая задача для понимания процесса формирования и эволюции галактик. Гигантские размеры гало и ничтожная плотность вещества делают эту задачу очень трудной. Замечательно, что сейчас у нас появляется возможность использовать остатки вспышек сверхновых для прямых измерений температуры и плотности газа на расстояниях в десятки тысяч световых лет от нас, высоко над плоскостью Млечного Пути» — рассказывает ведущий автор статьи академик Евгений Чуразов.
«Можно надеяться, что при детальном исследовании газа в центральной части остатка будут обнаружены ионы железа общей массой почти в массу Солнца, которые были синтезированы в ходе термоядерного взрыва и гибели белого карлика. «Возможно удастся понять, как и за какое время происходит перемешивание этой «железной» плазмы с окружающей средой и обогащение газа в гало железом», — говорит соавтор статьи академик Рашид Сюняев, научный руководитель проекта «Спектр-РГ». — Поразительно и то, что открытый остаток вспышки сверхновой не виден в радиолучах. Значит, ударная волна в горячей плазме гало Галактики крайне неэффективно ускоряет космические лучи. Ведь большинство старых остатков сверхновых в плоскости нашей Галактики были открыты по их радиоизлучению».
Российские астрофизики надеются в ближайшие месяцы и годы сообщить о других неизвестных ранее остатках сверхновых, обнаруженных телескопом СРГ/eROSITA в ходе обзора всего неба в рентгеновских лучах. Но их еще надо найти среди миллионов рентгеновских источников другой природы и разреженных облаков горячего диффузного газа нашей Галактики на картах рентгеновского неба, которые получает обсерватория «Спектр-РГ».
* * *
Космическая обсерватория «Спектр-РГ» — первая отечественная обсерватория, работающая в окрестности точки Лагранжа L2, на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли. Она оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. За два года непрерывной работы, обсерватория совершила три полных обзора небесной сферы, построила сверхчувствительную карту неба в рентгеновском диапазоне.
* * *
Оригинальная статья: «Открытие большого и круглого остатка вспышки сверхновой G116.6-26.1 телескопом СРГ/еРОЗИТА: взрыв сверхновой типа Ia как индикатор свойств газа в гало нашей Галактики» опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society («Ежемесячные записки Королевского Астрономического Общества»). Авторы работы — члены российской научной группы СРГ/sROSITA по диффузным рентгеновским источникам, сотрудники ИКИ РАН: Е. Чуразов, И. Хабибуллин, Р. Сюняев, Астрономического Института РАН Н. Чугай, Физико-Технического Института имени А.Ф. Иоффе А. Быков и Института Прикладной Физики РАН И. Зинченко.