Группа ученых использовала космический телескоп Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA для анализа состава Крабовидной туманности, остатка сверхновой, расположенной на расстоянии 6500 световых лет в созвездии Тельца. С помощью телескопа MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) и NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) команда собрала данные, которые помогают прояснить историю Крабовидной туманности.
Крабовидная туманность является результатом коллапса ядра сверхновой, который стал смертью массивной звезды. Сам взрыв сверхновой был замечен на Земле в 1054 году нашей эры и был достаточно ярким, чтобы его можно было наблюдать в дневное время. Гораздо более слабый остаток, наблюдаемый сегодня, представляет собой расширяющуюся оболочку из газа и пыли и исходящий ветер, питаемый пульсаром, быстро вращающейся и сильно намагниченной нейтронной звездой.
Крабовидная туманность также весьма необычна. Ее нетипичный состав и очень низкая энергия взрыва ранее заставляли астрономов думать, что это сверхновая с захватом электронов — редкий тип взрыва, который возникает в звезде с менее развитым ядром, состоящим из кислорода, неона и магния, а не из более типичное железное ядро.
В ходе прошлых исследований была рассчитана общая кинетическая энергия взрыва на основе количества и скорости современных выбросов. Астрономы пришли к выводу, что природа взрыва заключалась в относительно низкой энергии (менее одной десятой энергии обычной сверхновой), а масса звезды-прародительницы находилась в диапазоне от восьми до 10 солнечных масс , балансируя на тонкой линии между звездами. те, которые переживают жестокую смерть сверхновой, и те, которые этого не делают.
Однако существуют несоответствия между теорией сверхновой с захватом электронов и наблюдениями Краба, особенно наблюдаемым быстрым движением пульсара. В последние годы астрономы также улучшили свое понимание сверхновых с коллапсом железного ядра и теперь полагают, что этот тип также может производить взрывы низкой энергии, при условии, что звездная масса достаточно мала.
Чтобы снизить уровень неопределенности относительно звезды-прародителя Краба и природы взрыва, научная группа использовала спектроскопические возможности Уэбба, чтобы сосредоточиться на двух областях, расположенных внутри внутренних волокон Краба.
Теории предсказывают, что из-за различного химического состава ядра сверхновой с электронным захватом соотношение содержания никеля и железа (Ni/Fe) должно быть намного выше, чем соотношение, измеренное на нашем Солнце (которое содержит эти элементы из предыдущих поколений звезд). звезды). Исследования конца 1980-х и начала 1990-х годов измеряли соотношение Ni/Fe внутри Краба с использованием оптических и ближних инфракрасных данных и отмечали высокое соотношение содержания Ni/Fe, которое, по-видимому, благоприятствовало сценарию сверхновой с захватом электронов.
Телескоп Уэбб с его чувствительными инфракрасными возможностями в настоящее время продвигает исследования Крабовидной туманности. Команда использовала спектроскопические возможности MIRI для измерения эмиссионных линий никеля и железа, что привело к более надежной оценке соотношения содержания Ni/Fe. Они обнаружили, что это соотношение все еще повышено по сравнению с Солнцем, но лишь незначительно и намного ниже по сравнению с более ранними оценками.
Пересмотренные значения согласуются с захватом электронов, но не исключают взрыв коллапса железного ядра звезды с такой же малой массой. (Ожидается, что взрывы более высоких энергий звезд с большей массой приведут к тому, что соотношение Ni/Fe будет ближе к солнечному.) Чтобы различить эти две возможности, потребуются дальнейшие наблюдательные и теоретические работы.
Помимо получения спектральных данных из двух небольших областей внутренней части Крабовидной туманности для измерения соотношения численности, телескоп также наблюдал за более широким окружением остатка, чтобы понять детали синхротронного излучения и распределения пыли.
Изображения и данные, собранные MIRI, позволили команде изолировать выбросы пыли внутри Краба и впервые нанести на карту их в высоком разрешении. Составив карту выбросов теплой пыли с помощью Уэбба и даже объединив ее с данными Космической обсерватории Гершель о более холодных частицах пыли, команда создала всестороннюю картину распределения пыли: самые внешние нити содержат относительно более теплую пыль, в то время как более холодные частицы преобладают. недалеко от центра.
