Сверхновые – взрывные предсмертные агонии некоторых массивных звезд – вспыхивают в течение нескольких часов, а яркость взрыва достигает пика в течение нескольких месяцев. Остатки взрыва продолжают развиваться быстрыми темпами в течение последующих десятилетий, предоставляя астрономам редкую возможность изучить ключевой астрономический процесс в режиме реального времени.

Сверхновая 1987А

Сверхновая SN 1987A произошла на расстоянии 160 000 световых лет от Земли в Большом Магеллановом Облаке. Впервые ее наблюдали на Земле в феврале 1987 года, а пик ее яркости пришелся на май того же года. Это была первая с 1604 года сверхновая, которую можно было увидеть невооруженным глазом.

Примерно за два часа до первого наблюдения SN 1987A в видимом свете три обсерватории по всему миру зарегистрировали всплеск нейтрино, продолжавшийся всего несколько секунд. Два разных типа наблюдений были связаны с одним и тем же событием и предоставили важные доказательства для теории того, как происходит коллапс ядра сверхновой. Эта теория предполагала, что в результате этого процесса будет сформирована нейтронная звезда или черная дыра. С тех пор астрономы искали доказательства существования одного из этих компактных объектов в центре расширяющегося остаточного материала.

Косвенные доказательства присутствия нейтронной звезды в центре остатка были обнаружены в последние несколько лет. Более того, наблюдения за гораздо более старыми остатками сверхновых, такими как Крабовидная туманность, подтверждали, что там можно обнаружить нейтронные звезды. Однако до сих пор никаких прямых свидетельств существования нейтронной звезды после SN 1987A (или любого другого подобного недавнего взрыва сверхновой) не наблюдалось.

"Согласно теоретическим моделям SN 1987A, 10-секундный всплеск нейтрино, наблюдаемый непосредственно перед сверхновой, предполагает, что в результате взрыва образовалась нейтронная звезда или черная дыра, — объясняет ведущий автор исследования Клаас Франссон из Стокгольмского университета. — Но мы не наблюдали каких-либо убедительных признаков такого новорожденного объекта. Теперь, с помощью [космического телескопа] мы нашли прямые доказательства излучения, вызванного, скорее всего, нейтронной звездой".

Наблюдения Уэбба SN 1987A

Космический телескоп Уэбб начал свою работу в июле 2022 года. Уже 16 июля он сделал первые наблюдения, которые легли в основу этой работы. Иными словами остаток SN 1987A стал одним из первых объектов, наблюдаемых Уэббом. Команда использовала режим спектрографа среднего разрешения (MRS) MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона). 

Спектральный анализ результатов показал сильный сигнал, исходящий от ионизированного аргона из центра выброшенного материала, который окружает исходное место SN 1987A. Последующие наблюдения Уэбба на более коротких волнах показали еще более сильно ионизированные химические элементы, в частности, атомы аргона, потерявшие пять из своих 18 электронов. Для формирования таких ионов требуются высокоэнергетические фотоны, и они должны откуда-то прийти.

"Было ясно, что для создания этих ионов, которые мы наблюдали в выбросах, в центре остатка SN 1987A должен быть источник высокоэнергетического излучения, — сказал Франссон. — В статье мы обсуждаем различные возможности и обнаруживаем, что вероятны лишь несколько сценариев, и все они связаны с рождением нейтронной звезды".

Ученые надеются, что продолжающееся исследование даст больше ясности о происходящем в сердце остатка SN 1987A, что в конечном итоге позволит астрономам лучше понять не только конкретно эту, но и все другие сверхновые с коллапсом ядра.

Результаты были опубликованы в журнале Science.