остатки сверхновой Кассиопея А, образовавшиеся из звезды, взорвавшейся между 1650 и 1700 годами
Остатки сверхновой N132D в большом Магеллановом Облаке.
Остатки сверхновой созвездия Парус - один из самых известных объектов. Звезда, из которой он возник, взорвалась около 10 000 лет назад
|
Самые крупные звезды завершают свое существование, взрываясь сверхновой. Взрыв, с одной стороны, свидетельствует о смерти звезды, с другой - о рождении нового астрономического объекта, туманности, обычно называемой остатком сверхновой. Изучение физических особенностей таких туманностей позволяет реконструировать события, породившие их, и определить особенности взорвавшейся звезды. Все пульсары находятся внутри остатков сверхновых.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ. Взрывы сверхновых - это самые катастрофические явления в жизни звезд. Независимо от физических процессов, приведших к взрыву, эволюция исторгнутой в космос звездной материи, то есть остатка сверхновой, проходит фазы, сходные с эволюцией звезды. Из-за расширения самые глубокие области постепенно становятся более разреженными, а наружные слои "заметают" окружающую межзвездную среду, вбирая газ и увеличивая собственную плотность. На этой первой фазе количество собранной материи значительно меньше исторгнутой в космос взрывом сверхновой, а расширение внешней оболочки происходит приблизительно с одинаковой скоростью. Это фаза свободного расширения. Но примерно через 200 лет, когда внешняя оболочка остатка сверхновой расширится до радиуса в несколько парсеков, расширение собранной межзвездной материи замедляется. И тогда образуется фронт столкновения межзвездной среды и расширяющейся оболочки. Давление и плотность в этой области растут, поднимая температуру газа туманности до нескольких миллионов градусов, что приводит к ионизации атомов. Расширение остатков сверхновой входит, таким образом, во вторую фазу так называемого адиабатического расширения, продолжающуюся приблизительно 1000 лет. В конце концов остатки сверхновой входят в радиоактивную фазу, длящуюся примерно 100 000 лет. В этой фазе остатки сверхновых растрачивают всю свою внутреннюю энергию на различные физические процессы.
РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ. Большая часть остатков сверхновых, известных на сегодняшний день, открыта благодаря их мощному радиоизлучению. В целом в нашей Галактике было открыто около 150 остатков сверхновых, и еще порядка 30 в Магеллановых Облаках. Радиоизлучение остатка сверхновой возникает из-за синхротронного излучения, которое вырабатывается летящими в магнитном поле со скоростью, близкой к скорости света, проникшими в туманность электронами.
Многие остатки сверхновых, например Кассиопеи А (самый мощный источник радиоизлучения в этом созвездии), носят имена, данные им радиоастрономами. Но большей части присвоены каталожные номера вроде G263.9-3.3, где G означает "Грин" (фамилия астронома, автора каталога), а цифры - галактические координаты остатка сверхновой.
РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Первым известным источником рентгеновского излучения, который был определен как астрофизический объект, была Крабовидная туманность, знаменитый остаток сверхновой, взорвавшейся в 1054 году в созвездии Тельца.
Рентгеновское излучение остатка сверхновой в основном происходит в фазе свободного расширения и фазе адиабатического расширения. Рентгеновское излучение является следствием воздействия множества физических процессов, один из них известен под названием "bremmstrahlung" и возникает при взаимодействии в туманности ионизированных атомов и электронов. Когда отрицательно заряженный электрон сближается с положительно заряженным ионом, он отклоняется со своей траектории. Изменение траектории приводит к ускорению электрона, и избыток кинетической энергии выделяется в виде рентгеновского излучения. Потеря энергии приводит, в свою очередь, к замедлению электрона. Образовавшееся таким образом излучение называется тормозным (от немецкого bremmstrahlung, bremm - тормозной и Strahlung - излучение).
Первые успешные рентгеновские наблюдения остатков сверхновых были проведены Эйнштейновской обсерваторией НАСА в ноябре 1978 - апреле 1981 года. В обсерватории внимательно изучали структуру рентгеновских лучей остатков сверхновой и реконструировали карту распределения в них горячего газа. Химический состав туманности был установлен по полосам рентгеновского излучения кремния, серы и аргона.
ВОЗРАСТ ОСТАТКОВ СВЕРХНОВОЙ. Возраст остатка сверхновой легко определить, когда известна дата взрыва звезды. В других случаях сделать это сложнее. Если повезет, и в остатке сверхновой ютится пульсар, можно узнать возраст обоих объектов, замерив период пульсации пульсара и его изменение во времени. Во всех остальных случаях основываются на сопоставлении с остатками сверхновых, возраст которых определен. В целом остатки сверхновых - относительно молодые объекты, чей возраст насчитывает от нескольких сотен до нескольких тысячелетий. И действительно, по прошествии времени они деформируются из-за взаимодействия с межзвездной средой, в которой они распространяются, пока их разреженность не приводит к тому, что остатков сверхновых больше не видно.
КЛАССИФИКАЦИЯ. Остатки сверхновых подразделяют на три большие группы. Остатки сверхновых с оболочкой - это самые молодые объекты, они имеют почти правильную сферическую форму, возникающую в начале радиального расширения туманностного вещества с большей плотностью по краям, чем в центре. Вторая группа представлена так называемыми плерионами. Это молодые остатки сверхновых, в которых, как, например, в Крабовидной туманности, имеется пульсар. В отличие от остатка сверхновой с оболочкой, на рентгеновских снимках виден повышенный блеск в центральных областях из-за наличия зоны диффузного излучения (синхротронная туманность), возможно, из-за пульсара. Последняя группа - нетипичные остатки сверхновых, это остатки сверхновых с оболочками, морфология которых сильно изменена из-за взаимодействия с межзвездной средой и наличия молекулярных облаков.
|
