Новые наблюдения помогают понять, как образуется пыль вокруг сверхновых
[830x]Группе астрономов удалось проследить в реальном времени процесс образования межзвездной пыли после взрыва сверхновой звезды. Ученые впервые показали, что на этих «фабриках по производству космической пыли» процесс образования пылинок состоит из двух стадий, начинаясь вскоре после взрыва и продолжаясь в течение длительного времени. Группа анализировала излучение сверхновой SN2010jl на стадии медленного падения блеска, используя Очень Большой Телескоп ESO (VLT) в северном Чили. Новые результаты публикуются онлайн в журнале Nature 9 июля 2014 г.
Происхождение космической пыли в галактиках все еще загадка [1]. Астрономам известно, что вероятным первичным источником пыли являются сверхновые звезды, особенно в ранней Вселенной, но все еще неясно, как и где именно конденсируются и растут пылевые частицы. Неясно также и то, как эти частицы избегают разрушения в неблагоприятных условиях внутри областей звездообразования в галактиках. И вот теперь наблюдения, выполненные в ESO на телескопе VLT в обсерватории Паранал в северном Чили, поднимают завесу тайны над этой проблемой.
Международная группа исследователей, используя спектрограф «X-shooter», наблюдала сверхновую SN2010jl девять раз в течение нескольких месяцев после ее взрыва. Десятое наблюдение, в видимой и в инфракрасной области спектра, пришлось на 868 сутки после вспышки [2]. Эта необычно яркая сверхновая, результат гибели массивной звезды, вспыхнула в маленькой галактике UGC 5189A.
[600x]“Комбинация данных девяти первых наблюдательных сетов позволила нам сделать первые прямые измерения поглощения света на различных длинах волн пылью вокруг сверхновой”, -- говорит ведущий автор работы Криста Галл (Christa Gall) из Университета Аарус в Дании. “В результате мы узнали о пыли больше, чем было когда-либо о ней известно”.
Исследователи обнаружили, что образование пыли начинается вскоре после вспышки сверхновой и продолжается в течение длительного времени. Новые измерения также показали, каковы размеры пылинок и из чего они состоят. Это следующий шаг после результатов, полученных на Атакамской Большой Миллиметровой/субмиллиметровой Решетке (ALMA), когда были впервые зарегистрированы остатки недавно вспыхнувшей сверхновой – знаменитой 1987A (SN 1987A; eso1401), светящие сквозь свежеобразованный слой пыли.
Ученые выяснили, что в плотном веществе, окружавшем звезду, быстро сформировались пылевые частицы крупнее одной тысячной миллиметра в диаметре. По нашим меркам они, конечно, очень малы, но для космической пыли это большие размеры! Именно столь крупные габариты делают эти частицы устойчивыми к разрушающим их процессам. Вопрос о том, как пылевые частицы могут сохранять свою целостность в деструктивной среде, окружающей остаток сверхновой, в среде, пронизываемой жесткими излучениями, оставался одним из главных нерешенных вопросов, обозначенных в исследовании, выполненном на ALMA. Теперь ответ на этот вопрос получен — частицы пыли оказались крупнее, чем ожидалось.
“То, что мы зарегистрировали наличие крупных пылинок вскоре после вспышки сверхновой, означает, что должен существовать какой-то быстрый и эффективный способ их образования”, -- говорит соавтор работы Йенс Хъорт (Jens Hjorth) из Института Нильса Бора (Копенгагенский университет, Дания). “И мы пока совершенно не представляем, как это происходит”.
И все же астрономы догадываются, где должна была образоваться эта пыль: в веществе, которое звезда выбросила в пространство еще до того, как взорвалась. Когда от взрыва стала распространяться ударная волна, она создала плотный слой холодного газа — именно в такой среде и могут зарождаться и расти пылевые частицы.
Наблюдения показывают, что спустя несколько сот дней после взрыва начинается вторая, ускоренная стадия процесса пылеобразования, в который вовлекается вещество, выброшенное сверхновой. Если производство пыли в окрестностях SN2010jl будет продолжать расти теми же темпами, которые сейчас наблюдаются, то через 25 лет после вспышки общая масса пыли составит примерно половину массы Солнца. Примерно такое же количество пыли наблюдается и у других сверхновых, таких как SN 1987A.
“Раньше астрономы наблюдали большое количество пыли в старых остатках сверхновых, но непосредственно при взрывах сверхновых пыль образовывалась в незначительных количествах. Новые наблюдения объяснили это противоречие”,-- заключает Криста Галл.
Примечания
[1] Космическая пыль состоит из силикатных и графитовых зерен — эти минералы в изобилии находятся и на Земле. Свечная и печная сажа очень напоминают космическую графитовую пыль, хотя частички сажи в десять и более раз крупнее космических пылинок.
[2] Сверхновая SN 2010jl, как видно из ее названия, была зарегистрирована в 2010 году и классифицирована как сверхновая типа IIn. Сверхновые типа II – взрывы звезд с массой как минимум в восемь раз больше солнечной. Подкласс IIn — буква “n” означает «narrow», т.е. «узкий» — отличается узкими водородными линиями в спектре, которые возникают при взаимодействии между веществом, выброшенным сверхновой, и тем, которое окружало звезду до взрыва.
Узнать больше
Результаты исследования представлены в статье “Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl”, C. Gall et al., которая выходит в журнале «Nature» 9 июля 2014 г.
Состав группы исследователей: Christa Gall (Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, Denmark; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark; Observational Cosmology Lab, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Jens Hjorth (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), Darach Watson (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), Eli Dwek (Observational Cosmology Lab, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Justyn R. Maund (Astrophysics Research Centre School of Mathematics and Physics Queen’s University Belfast, UK; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), Ori Fox (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA), Giorgos Leloudas (The Oskar Klein Centre, Department of Physics, Stockholm University, Sweden; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark), Daniele Malesani (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark) and Avril C. Day-Jones (Departamento de Astronomia, Universidad de Chile, Chile)
Ссылки
Перевод пресс-релиза ESO eso1421 http://www.eso.org/public/russia/news/eso1421/