Otkrytie uglerodnoi atmosfery u Cas A.9.11.2009 16:41 | N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva
U neitronnoi zvezdy, ostatka sverhnovoi Cassiopeia A, s pomosh'yu rentgenovskoi observatorii NASA Chandra obnaruzhen tonkii sloi uglerodnoi atmosfery.
Izobrazhenie Cas A, poluchennoe Chandra v 1999 godu, vyyavilo ranee nevidimyi tochechnyi istochnik rentgenovskogo izlucheniya v centre ob'ekta. Predpolagalos', chto ob'ekt yavlyaetsya neitronnoi zvezdoi, tipichnym ostatkom vzorvavsheisya zvezdy, no ego svoistva ne byli do sih por yasny. Vopreki ozhidaniyam, etot ob'ekt ne pokazyval kakih-libo variacii rentgenovskogo ili radioizlucheniya i voobshe kakih-libo priznakov aktivnosti radiopul'sara.
Primenyaya model' neitronnoi zvezdy s uglerodnoi atmosferoi k dannomu ob'ektu, uchenye nashli, chto oblast', izluchayushaya rentgen, dolzhna ravnomerno pokryvat' neitronnuyu zvezdu. Eto vpolne ob'yasnyaet otsutstvie rentgenovskih pul'sacii, poskol'ku tak zhe kak lampochka, svyatyashayasya izotropno - takaya neitronnaya zvezda vryad li budet demonstrirovat' izmeneniya bleska pri vrashenii.
Ranee uchenymi ispol'zovalas' model' neitronnoi zvezdy s vodorodnoi atmosferoi, kotoraya daet sushestvenno men'shuyu oblast' izlucheniya, sootvetstvuyushuyu goryachei tochke na tipichnoi neitronnoi zvezde. Imenno eta tochka vyzyvaet rentgenovskie pul'sacii pri vrashenii zvezdy. Esli pytat'sya interpretirovat' dannye v modeli vodorodnoi atmosfery bez pul'sacii, to poluchaetsya, chto zvezda dolzhna imet' slishkom malye razmery, kotorye mogut byt' naprimer, tol'ko u ekzoticheskogo ob'ekta - zvezdy, sostoyashei iz kvarkovoi materii.
Risunok 1. Izobrazhenie ostatka sverhnovoi Kassiopeya A, poluchennoe s pomosh'yu rentgenovskoi observatorii Chandra (Izobrazhenie NASA / CXC).
Risunok 2. Nalozhenie izobrazheniya ostatka sverhnovoi Kassiopeya A, poluchennoe s pomosh'yu rentgenovskoi observatorii Chandra, i hudozhestvennoe izobrazhenie neitronnoi zvezdy v centre ostatka (Izobrazhenie: Chandra: NASA/CXC/Southampton/W.Ho; Illyustraciya: NASA/CXC/M.Weiss).
Svoistva etoi uglerodnoi atmosfery zamechatel'ny. V otlichie ot bol'shinstva astronomicheskih ob'ektov, neitronnye zvezdy ochen' maly, chtoby ponimat' ih prirodu na prostom, bytovom chelovecheskom urovne. Tak, naprimer, neitronnye zvezdy obychno imeyut diametr okolo 20 km. Sootvetstvenno atmosfera neitronnoi zvezdy imeet eshe men'shie razmery. Issledovateli podschitali, chto v etom sluchae uglerodnaya atmosfera imeet tolshinu vsego lish' v 10 sm, plotnost' kak u almaza, a davlenie bolee chem v desyat' raz prevyshaet davlenie v centre Zemli. Kak i v sluchae atmosfery Zemli, protyazhennost' atmosfery neitronnoi zvezdy proporcional'na ee temperature i obratno proporcional'na sile tyazhesti na poverhnosti zvezdy. Temperatura atmosfery po ocenkam sostavlyaet pochti dva milliona gradusov. A sila tyazhesti na poverhnosti zvezdy v 100 milliardov raz sil'nee, chem na Zemle, poetomu i atmosfera ee neveroyatno tonkaya.
Dlya lyudei, kotorye privykli imet' delo v kosmose s kosmicheskimi razmeram ob'ektov, vozmozhnost' izuchat' tam chto-to takoe malen'koe yavlyaetsya udivitel'nym. I poetomu eshe bolee udivitel'no ponimanie togo, chto takaya tonkaya poloska atmosfery, bukval'no vual' nad poverhnost'yu zvezdy, mozhet sygrat' klyuchevuyu rol' v korennom peresmotre vzglyadov na prirodu etih ob'ektov.
Risunok 3. Hudozhestvennoe predstavlenie neitronnoi zvezdy v Cas A. Pokazana ochen' tonkaya uglerodnaya atmosfera. Atmosfera Zemli izobrazhena v tom zhe masshtabe, chto i neitronnaya zvezda(Izobrazhenie: NASA / CXC / M.Weiss).
V zemnoi sisteme otscheta ocenka vozrasta neitronnoi zvezdy Kassiopeya A sostavlyaet vsego neskol'ko soten let, chto primerno v desyat' raz men'she, chem u drugih neitronnyh zvezd, u kotoryh byli obnaruzheny poverhnostnye emissii. Poetomu neitronnaya zvezda Cas A otkryvaet unikal'nye vozmozhnosti zaglyanut' v samoe nachalo zhizni ostyvayushei neitronnoi zvezdy. Uglerod poluchaetsya v rezul'tate sinteza elementov, obrazovavshihsya posle vzryva sverhnovoi i yadernyh reakcii na goryachei poverhnosti neitronnoi zvezdy: proishodit prevrashenie legkih elementov vodoroda i geliya v uglerod.
Nalichie rentgenovskogo izlucheniya, a takzhe otsutstvie priznakov pul'sara svidetel'stvuyut o tom, chto magnitnoe pole na poverhnosti etoi neitronnoi zvezdy otnositel'no slaboe. Pri izuchenii slabyh rentgenovskih pul'sacii nekotoryh molodyh neitronnyh zvezd predpolagalos' sushestvovanie analogichnyh slabyh magnitnyh polei. Pravda, neizvestno, imeyut li eti neitronnye zvezdy slabye magnitnye polya na protyazhenii vsei svoei zhizni i poetomu uzhe nikogda ne stanut radio-pul'sarami, ili zhe nekie processy vnutri zvezd mogut privesti k razvitiyu bolee sil'nogo magnitnogo polya po mere ih stareniya.
Ostatok sverhnovoi Kassiopeya A vsegda byl zagadkoi. Hotya vzryv, v rezul'tate kotorogo obrazovalas' eta sverhnovaya zvezda, yavlyaetsya ochevidnym moshnym sobytiem, vidimaya yarkost' vspyshki, kotoraya proizoshli primerno 330 let nazad, gorazdo men'she, chem u obychnyh sverhnovyh. I v samom dele, esli obozret' istoricheskie hroniki v predelah 17 veka, to upominanii ob etom sobytii ne nahoditsya (pravda, nado upomyanut' dannye o zvezde, kotoruyu nablyudal Flemstid v 1680 godu, no s bol'shoi ostorozhnost'yu). Eshe odna zagadka sostoyala v tom, chto zhe porodil vzryv, kotoryi privel k poyavleniyu Cas A - neitronnuyu zvezdu, chernuyu dyru ili voobshe nichego ne ostavil. No 10 let nazad v centre Cas A byl obnaruzhen yarkii ob'ekt do etogo ne nablyudavshiisya. Teper', novye nablyudeniya s pomosh'yu observatorii Chandra pokazali, chto etot ob'ekt yavlyaetsya neitronnoi zvezdoi. Pri etom imeyushii uglerodnuyu atmosferu. Eto pervyi sluchai, kogda obnaruzhena atmosfera vokrug takogo malogo i plotnogo ob'ekta.
Sushestvuet tol'ko dva vida zvezd, imeyushih takie malye razmery - eto neitronnye zvezdy i chernye dyry. Chernaya dyra dolzhna byt' isklyuchena iz rassmotreniya, potomu chto v etom sluchae my ne mozhem uvidet' svet ot nee, a detektiruemoe rentgenovskoe izluchenie proishodit iz-za akkrecii veshestva, padayushego na chernuyu dyru. Pri etom izluchenie dolzhno byt' sil'no peremennym, tak kak izluchaet kazhdyi raz novoe veshestvo s novymi svoistvami, a v issleduemom ob'ekte my nichego podobnogo ne nablyudaem.
No samyi neobychnaya osobennost' etoi neitronnoi zvezdy - ee uglerodnaya atmosfera. Neitronnye zvezdy sostoyat v osnovnom iz neitronov (otsyuda i nazvanie), no krome etogo oni imeyut tonkii sloi normal'nogo veshestva na svoei poverhnosti, v tom chisle tonkie, v predelah 10 sm, ochen' goryachie atmosfery. Ranee izvestnye neitronnye zvezdy vse imeyut vodorodnye atmosfery, chto estestvenno ozhidat': iz-za gravitacionnogo vliyaniya proishodit stratifikaciya veshestva v zvezde: bolee legkie elementy vsplyvayut naverh, i v atmosfere my vidim samye legkie elementy, takie kak vodorod.
No vse ne tak v Cas A. Bylo predlozheno neskol'ko modelei s razlichnymi atmosferami. I tol'ko uglerodnaya atmosfera smogla ob'yasnit' nablyudaemye dannye.
No kak zhe togda ob'yasnit' otsutstvie bolee legkih elementov - vodoroda i geliya na etoi neitronnoi zvezde? Zdes' nado vspomnit' o molodosti etogo ob'ekta - my vidim ego v nezhnom vozraste vsego lish' v 330 let, dlya sravneniya - drugie neitronnye zvezdy naschityvayut tysyacheletiya. Vo vremya vzryva sverhnovoi, kotoraya sozdala etu neitronnuyu zvezdu, zvezda byla nagreta do vysokih temperatur, do milliarda gradusov. Eto seichas ona ohladilas' do neskol'kih millionov gradusov, no i etogo dostatochno dlya protekaniya yadernogo sinteza na poverhnosti neitronnoi zvezdy, kogda proishodit gorenie vodoroda i geliya i prevrashenie ih v uglerod.
Takim obrazom, s pomosh'yu etogo otkrytiya issledovateli poluchayut dostup k polnomu zhiznennomu ciklu sverhnovyh zvezd.
Rezul'taty issledovaniya opublikovany v zhurnale Nature.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
neitronnye zvezdy - ostatok Sverhnovoi - rentgenovskie istochniki - Cas A - atmosfera zvezdy - Chandra
Publikacii so slovami: neitronnye zvezdy - ostatok Sverhnovoi - rentgenovskie istochniki - Cas A - atmosfera zvezdy - Chandra | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
