Вчені досліджують походження Крабовидної туманності за допомогою телескопа James Webb

Команда вчених використовувала космічний телескоп NASA/ESA/CSA Джеймса Вебба, щоб проаналізувати склад Крабоподібної туманності, залишку наднової, розташованої на відстані 6500 світлових років від нас у сузір’ї Тельця. За допомогою інструментів MIRI (Infrared Instrument) і NIRCam (Near Infrared Camera) телескопа команда зібрала дані, які допомагають прояснити історію Крабовидної туманності.

Крабовидна туманність є результатом колапсу наднової зірки, яка стала смертю масивної зірки. Сам вибух наднової бачили на Землі в 1054 році нашої ери, і він був достатньо яскравим, щоб спостерігати його вдень. Набагато слабший залишок, який спостерігається сьогодні, — це оболонка газу та пилу, що розширюється, і вихідний вітер, що живиться пульсаром, нейтронною зіркою, яка швидко обертається та сильно намагнічена.

Крабоподібна туманність також дуже незвичайна. Його нетиповий склад і дуже низька енергія вибуху раніше спонукали астрономів вважати, що це наднова електроно-захоплююча — рідкісний тип вибуху, який виникає в зірці з менш розвиненим ядром, що складається з кисню, неону та магнію, а не з зірки. більш типове залізне ядро.

У минулих дослідженнях було розраховано загальну кінетичну енергію вибуху на основі кількості та швидкості сучасного викиду. Астрономи дійшли висновку, що природа вибуху мала відносно низьку енергію (менше однієї десятої від звичайної наднової), а маса зірки-попередниці була в діапазоні від восьми до десяти мас Сонця, коливаючись на тонкій межі між зірками. які зазнають насильницької смерті наднової, і ті, які цього не роблять.

Проте існують невідповідності між теорією електронно-захопленої наднової та спостереженнями за Крабом, зокрема спостережуваним швидким рухом пульсара. Останніми роками астрономи також покращили своє розуміння наднових із колапсом із залізним ядром і тепер вважають, що цей тип також може викликати вибухи низької енергії, якщо маса зірки достатньо мала.

Щоб знизити рівень невизначеності щодо зірки-прародительки Краба та природи вибуху, наукова група використала спектроскопічні можливості Вебба, щоб визначити дві області, розташовані у внутрішніх нитках Краба.

Теорії передбачають, що через різний хімічний склад ядра електронно-захоплюючої наднової, співвідношення вмісту нікелю та заліза (Ni/Fe) має бути набагато вищим, ніж співвідношення, виміряне на нашому Сонці (яке містить ці елементи з попередніх поколінь зірки). Дослідження наприкінці 1980-х і на початку 1990-х років виміряли співвідношення Ni/Fe в Крабі за допомогою оптичних і ближніх інфрачервоних даних і відзначили високе співвідношення Ni/Fe, яке, здавалося, сприяло сценарію наднової із захопленням електронів.

Телескоп Webb з його чутливими інфрачервоними можливостями зараз просуває дослідження Крабовидної туманності. Команда використовувала спектроскопічні можливості MIRI для вимірювання ліній випромінювання нікелю та заліза, що призвело до більш надійної оцінки співвідношення Ni/Fe. Вони виявили, що співвідношення все ще підвищене порівняно з сонцем, але лише помірно й набагато нижче порівняно з попередніми оцінками.

Переглянуті значення узгоджуються із захопленням електронів, але не виключають колапсу залізного ядра від зірки з такою ж малою масою. (Очікується, що вибухи з більшою енергією зірок з більшою масою створять співвідношення Ni/Fe, ближче до сонячної кількості.) Щоб розрізнити ці дві можливості, будуть потрібні подальші спостереження та теоретична робота.

Окрім отримання спектральних даних із двох невеликих областей внутрішньої частини Крабоподібної туманності для вимірювання співвідношення масової кількості, телескоп також спостерігав за ширшим середовищем залишку, щоб зрозуміти деталі синхротронного випромінювання та розподілу пилу.

Зображення та дані, зібрані MIRI, дозволили команді виділити викид пилу всередині Краба та вперше нанести його на карту у високій роздільній здатності. Створивши карту викидів теплого пилу за допомогою Вебба та навіть поєднавши його з даними Космічної обсерваторії Гершеля про більш холодні зерна пилу, команда створила чітку картину розподілу пилу: крайні нитки містять відносно більш теплий пил, тоді як більш холодні зерна переважають. недалеко від центру.