Еще одна кандидатура на роль Вифлеемской звезды

Изображение остатков сверхновой 1987 года, полученное с помощью орбитального телескопа Хаббла. Фото Physorg

Издревле люди полагались в наблюдениях ночного неба лишь на свой несовершенный глаз, с помощью которого тем не менее выявили около полусотни созвездий. Но при этом путали звезды с отражающими их свет «бродягами» планисферы. Последняя представлялась плоской и не имеющей глубины, откуда и появилось само понятие – планета. Многие столетия окно возможностей для астрономических наблюдений было сравнимо с замочной скважиной, отсекавшей кроме видимого света другие участки спектра электромагнитных колебаний. Тем не менее оптические наблюдения за движением Меркурия и искривления луча света от далекой звезды, увиденного в ходе солнечного затмения 1919 года, подтвердили общую теорию относительности Альберта Эйнштейна. Уже в наши дни следствием этого открытия стала регистрация и гравитационных волн.

Сегодня в космосе находятся самые разные орбитальные телескопы. С их помощью астрономы воссоздают (лучше сказать – реконструируют) «композитные» картины удаленных от Земли объектов. Одни из таких объектов были открыты в начале 1960-х англичанкой Джоселин Белл с помощью метровой высоты кольев с натянутой между ними обычной проволокой. Эта примитивная радиоантенна позволила зафиксировать с высокой степенью точности радиоимпульсы, приходящие из глубин космоса от быстро вращающихся объектов большой плотности.

Так был открыт пульсар, представляющий собой нейтронную звезду. Последняя возникает в результате схлопывания (коллапса) остатков выгоревшей звезды. Гравитационное давление буквально «вминает» электроны в протоны, перестраивая сочетание кварков (тем самым тяготение оказывается сильнее сильного взаимодействия).

Нейтронные звезды в конечном итоге взрываются, давая яркую вспышку. Земные астрономы дали название этому явлению – супернова. Такое имя сверхновым звездам дал Иоганн Кепплер, и лишь много позже ученые узнали, что намного раньше его китайцы уже наблюдали сверхновую в секторе своего обзора.

Ян Шелтон благодаря незадолго до того выведенному на орбиту космическому телескопу Хаббла увидел в феврале 1987 года вспышку сверхновой над северным Чили. Именно там хорошо видно Большое Магелланово облако, удаленное от нас на расстояние около 170 тыс. световых лет. Взрыв привел к возникновению взрывной волны, разбросавшей звездный материал со скоростью миллионы километров в час. В итоге образовалась кольцевидная структура, которая хорошо стала видна в 2010 году после резкого повышения разрешающей способности Хаббла.

Изображение красной нейтронной звезды в Малом Магеллановом облаке. Фото Physorg

В Южном полушарии находится и Австралия, что делает удобным для ее астрономов наблюдение за сверхновой 1987 года. Сотрудники обсерватории Уальда совместно с коллегами из Торонто опубликовали в Astrophysical J. результаты своих наблюдений за слабым магнитным полем остаточного кольца. К их удивлению, магнитное поле, пусть и очень слабое по сравнению с таковым у Земли, отнюдь не хаотично.

Известно, что магнитное поле нашей планеты выполняет роль щита, защищающего земную жизнь от ионизирующих излучений Солнца и далекого космоса. Силовые линии сверхновой 1987 года похожи на радиально направленные из центра взрыва «спицы» велосипедного колеса. Если бы у нас была возможность использовать железные опилки (как это делается в ходе опыта с U-образным магнитом в школе), то магнитные «тяжи» стали видны яснее. Ученые восхищены тем фактом, что магнитное поле после взрыва стало таким упорядоченным всего за какие-то 30 лет.

Предшественницу очередной сверхновой астрономы, использующие для своих наблюдений рентгеновский телескоп Чандра и Большой европейский телескоп в Чили, обнаружили одиночную нейтронную звезду в Малом Магеллановой облаке. Она стала третьей из нейтронных звезд, которые богаты кислородом, считающимся исходным элементом для нуклеосинтеза.

Энергии звездного термояда хватает для синтеза элементов вплоть до железа, но откуда же тогда во Вселенной появились гораздо более тяжелые элементы? Они возникают в результате синтеза ядер – нуклеосинтеза – из более легких по ходу взрыва сверхновых. Эти процессы сопровождаются высвобождением гигантских количеств энергии.

Новая «одиночка» отличается от других малой величиной магнитного поля и отсутствием звезды-компаньонки. Наличие последней подпитывает могущую образоваться черную дыру. Вокруг дыры формируется 3D-тор – бублик – захваченного газа и пыли, названный аккреционным диском (аккреция – это захват, откуда и название). Его внутренние слои разогреваются, и магнитное поле дыры срывает часть вещества, формируя струи-джеты, уходящие в космос на миллионы километров. Иногда их острия попадают в поле зрения земных наблюдателей, что и привело к рождению термина «квазар» («квазизвезда»), поскольку свечение-то не от реальной звезды.

Наблюдение за одинокой звездой позволило ученым прийти к заключению, что она каким-то образом оказалась вовлеченной в сферу влияния сверхновой, вспыхнувшей на небосклоне… 2000 лет назад! Не Вифлеемской ли звездой та была? Статья в астрономическом приложении журнала Nature называется «Идентификация центрально расположенного компактного объекта среди остатков юной сверхновой».