Мощная ударная волна, проходящая через облако газа, оставшееся после взрывной смерти звезды, имеет странную особенность: часть ее волны движется не в том направлении, как показало новое исследование.
В ходе исследования ученые обнаружили, что ударная волна ускоряется с разной скоростью, причем одна ее часть идет обратно - в сторону источника звездного взрыва, или сверхновой, что авторы исследования называют "обратным ударом".
Кассиопея А - это туманность, или газовое облако, оставшееся после взрыва сверхновой звезды в созвездии Кассиопеи, расположенной на расстоянии около 11 000 световых лет от Земли, что делает ее одним из ближайших остатков сверхновой. Туманность, ширина которой составляет около 16 световых лет, состоит из газа (в основном водорода), который был выброшен как до, так и во время взрыва, разорвавшего первоначальную звезду. Ударная волна от этого взрыва до сих пор распространяется по газу, и теоретические модели показывают, что эта ударная волна должна расширяться равномерно, как идеально округлый воздушный шар, который постоянно надувается.
Но исследователи обнаружили, что это не так.
"Долгое время мы подозревали, что внутри Кассиопеи А происходит что-то странное, - рассказал Live Science ведущий автор исследования Якко Винк, астроном из Амстердамского университета в Нидерландах. Предыдущие исследования показали, что внутренние движения внутри туманности "довольно хаотичны", и подчеркнули, что западная область ударной волны, движущейся через газовое облако, может даже идти в неправильном направлении, добавил он.
В новом исследовании ученые проанализировали движение ударной волны, используя рентгеновские изображения, собранные рентгеновской обсерваторией НАСА "Чандра" - телескопом, вращающимся вокруг Земли. Данные, собранные за 19 лет, подтвердили, что часть западной области ударной волны на самом деле движется в противоположном направлении.
Но они также обнаружили нечто еще более удивительное: Часть того же региона все еще ускорялась в направлении от эпицентра сверхновой, как и остальная часть ударной волны.
По словам Винка, средняя скорость расширяющегося газа в Кассиопее А составляет около 21,6 миллиона км/ч, что делает ее одной из самых быстрых ударных волн, когда-либо наблюдавшихся в остатке сверхновой. Это объясняется главным образом тем, что остаток очень молодой - свет от Кассиопеи А достиг Земли в 1970 году. Но со временем ударные волны теряют свой импульс по отношению к окружающей среде и замедляются.
Кассиопея А состоит из двух основных расширяющихся полос газа: внутренней и внешней оболочек. Эти две оболочки являются двумя половинами одной ударной волны, и на большей части туманности внутренняя и внешняя оболочки движутся с одинаковой скоростью и в одном направлении. Но в западном регионе эти две оболочки движутся в противоположных направлениях: Внешняя оболочка продолжает расширяться наружу, а внутренняя оболочка движется обратно к месту, где должна была находиться взорвавшаяся звезда.
Обратный удар отступает со скоростью около 6,9 миллиона км/ч, что составляет примерно треть от средней скорости расширения остальной части туманности. Однако, что действительно озадачило исследователей, так это скорость расширения внешней оболочки по сравнению с отступающей внутренней оболочкой в этом регионе. Исследователи ожидали, что внешняя оболочка будет расширяться с меньшей скоростью по сравнению с остальной частью ударной волны, но они обнаружили, что она ускоряется быстрее, чем некоторые другие области ударной волны. "Это было полной неожиданностью", - сказал Винк.
По словам Винка, необычное расширение западного региона Кассиопеи А не согласуется с теоретическими моделями сверхновых и говорит о том, что с ударной волной что-то произошло после звездного взрыва.
По мнению исследователей, наиболее вероятное объяснение заключается в том, что ударная волна столкнулась с другой газовой оболочкой, которая, вероятно, была выброшена звездой перед взрывом. Когда ударная волна столкнулась с этим газом, она могла замедлиться и создать давление, которое подтолкнуло внутреннюю оболочку обратно к центру. Однако внешняя оболочка все равно могла пройти через эту преграду и начать ускоряться с другой стороны, сказал Винк. "Это объясняет как движение внутренней оболочки внутрь, так и предсказывает, что внешняя оболочка должна ускоряться, что мы и измерили", - добавил он.
Исследователи также считают, что уникальный способ гибели первоначальной звезды может объяснить неравномерность ударной волны. Кассиопея А - результат сверхновая типа IIb, в которой массивная звезда взорвалась после того, как почти полностью сбросила свои внешние слои, сказал Винк.
"Рентгеновские оценки показывают, что во время взрыва масса звезды была примерно в четыре-шесть раз больше солнечной, - сказал Винк, - но, скорее всего, на момент рождения масса звезды была примерно в 18 раз больше солнечной. Это означает, что звезда потеряла около двух третей своей массы, большую часть которой составлял водород, перед взрывом. Ударная волна, возможно, позже столкнулась с этим газом, сказал Винк.
Существует несколько теорий о том, почему Кассиопея А потеряла так много массы перед взрывом. В сентябре 2020 года другая группа исследователей предположила, что первоначальная звезда была частью бинарной звездной системы, где две звезды вращаются друг вокруг друга. Эта группа исследователей заявила, что звезда-компаньон также могла стать сверхновой раньше Кассиопеи А и в процессе взрыва сбросить водородную "кожу" звезды, сообщало ранее издание Live Science.
Однако авторы нового исследования не убеждены в этой теории. "Единственная проблема заключается в том, что мы еще не нашли останки другой звезды", - сказал Винк. "Так что на данном этапе она остается спекулятивной".
Так что пока никто точно не знает, что послужило причиной неравномерной ударной волны Кассиопеи А.
Исследование было опубликовано онлайн на сервере препринтов arXiv и было принято для дальнейшей публикации в журнале The Astrophysical Journal.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220406134855
Обозрение "Terra & Comp".
