Zdjęcie w tle: ESA/Hubble & NASA

W 1987 roku astronomowie byli świadkami wybuchu jednej z najbliższych supernowych, nazwanej SN 1987A. Choć minęło ponad 30 lat od tego wydarzenia, nadal nie wiemy jakiego typu obiekt powstał po wybuchu. Mogłaby to być gwiazda neutronowa, najnowsze badania starają się to potwierdzić.

SN 1987 wybuchła w odległym od nas o 167 tys. lat świetlnych Wielkim Obłoku Magellana. Można ją było obserwować gołym okiem z półkuli południowej przez kilka miesięcy. Wiadomo, że powstała w wyniku rozpadu niebieskiego nadolbrzyma, zatem powinna pozostawić po sobie czarną dziurę lub gwiazdę neutronową.

Poznanie natury pozostałości po SN 1987A pozwoliłoby poznać mechanizmy ewolucji supernowych. Zyskalibyśmy także wiedzę na temat powstawania czarnych dziur lub gwiazd neutronowych. Jeśli pozostałością okazałby się pulsar, moglibyśmy odbierać emitowane przez niego impulsy radiowe i poznawać wczesne etapy życia takich gwiazd, o których wiemy bardzo niewiele.

Emanuele Greco, Marco Miceli, Salvatore Orlando, Barbara Olmi, Fabrizio Bocchino, Shigehiro Nagataki, Masaomi Ono, Akira Dohi, Giovanni Peres: Indication of a Pulsar Wind Nebula in the hard X-ray emission from SN 1987A

Zdjęcia rentgenowskie SN 1987A. Obszary o kolorach bliższych czerwieni emitują więcej promieniowania. Zdjęcie po lewej i na środku (zbliżenie) wykonane zostało przez teleskop Chandra – niebieski okrąg odpowiada obszarowi SN 1987A, wewnątrz czerwonego oznaczono poziom szumów tła (znikomy). Po prawej obraz uzyskany przez obserwatorium NuSTAR – obszar supernowej zaznaczony na niebiesko, nieco mocniej zagłuszany przez tło.

Aby poznać naturę obiektu w centrum SN 1987 A naukowcy wykorzystali dane zbierane przez Chandra X-ray Observatory oraz NuSTAR w latach 2012-2014. Chandra obserwuje w promieniowaniu rentgenowskim w zakresie energetycznym od 0,1 do 10 keV, natomiast NuSTAR w zakresie od 3 do 79 keV. Autorzy analizowali widma rentgenowskie i liczbę fotonów obserwowanych dla poszczególnych energii z zakresu 0,5 a 20 keV. Dopasowując widma modelowe do obserwowanych, mogli oni określić, jakiego typu obiekt jest źródłem. W badaniu wykorzystano dwa hipotetyczne modele emisji promieniowania X.

Pierwszy model uwzględniał tylko emisję promieniowania rentgenowskiego wynikającego z temperatury pozostałości po supernowej jako ciała doskonale czarnego. Dane zebrane przez Chandra i NuSTAR dobrze pokrywały się z modelem dla fotonów o energii 0,5 – 8 keV. Znaleziono jednak silne odstępstwa od modelu dla fotonów o energiach powyżej 10 keV. Jeśli źródłem tego promieniowania byłaby tylko mgławica, musiałaby ona mieć bardzo wysoką temperaturę, co jest mało prawdopodobne. Dlatego zaproponowano drugi model uwzględniający obecność pulsara w centrum mgławicy. Dzięki temu uzyskano dobrze dopasowany opis widma w zakresie 0,5 – 20 keV.

Emanuele Greco, Marco Miceli, Salvatore Orlando, Barbara Olmi, Fabrizio Bocchino, Shigehiro Nagataki, Masaomi Ono, Akira Dohi, Giovanni Peres

Połączone widma rentgenowskie przedstawiające liczbę fotonów promieniowania rentgenowskiego obserwowanych w każdym przedziale energii podczas wszystkich obserwacji Chandra i NuSTAR w latach 2012-2014. Dane z poszczególnych obserwacji zaznaczono innym kolorem.

To badanie nie potwierdziło jednoznacznie obecności gwiazdy neutronowej wewnątrz SN 1987A. Model zakładający obecność pulsara wewnątrz mgławicy był trochę lepszy, ale niewystarczająco by potwierdzić jego prawdziwość.

Stworzono również symulację komputerową pokazującą jak zmieniałoby się widmo SN 1987A do 2030 roku gdyby wewnątrz mgławicy znajdował się pulsar. Możemy sprawdzić ten model, prowadząc dalsze obserwacje z pomocą teleskopu Chandra. Jesteśmy zatem coraz bliżej rozwiązania tej ponad trzydziestoletniej zagadki.

Zachęcam do zapoznania się z dokumentem, podsumowującym badanie: Indication of a Pulsar Wind Nebula in the hard X-ray emission from SN 1987A

Autor

Krystyna Syty

Zastępca redaktora naczelnego portalu AstroNET, członek Klubu Astronomicznego Almukantarat.