У 185 році нашої ери китайські астрономи зафіксували разюче явище: у нічному небі раптово з’явилася «гостя-зірка», яка яскраво сяяла протягом восьми місяців поблизу системи Альфа Центавра. Сьогодні це стародавнє спостереження стало центральним об’єктом вивчення сучасної астрофізики.
Те, що колись було загадковим світлом у небі, тепер відоме як RCW 86 — залишок потужного вибуху наднової. Хоча вчені роками вивчали це кільце уламків, що світиться, нові дані, отримані за допомогою рентгенівського поляриметра NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), нарешті допомагають розгадати давню загадку його незвичайної поведінки.
Таємниця стрімкого розширення
Більшість залишків наднових розширюються з передбачуваною швидкістю, прокладаючи собі шлях крізь міжзоряний простір. Однак RCW 86 завжди була винятком. Вона розширюється набагато швидше за своїх «побратимів», що змушує астрономів сумніватися в умовах, в яких спочатку вибухнула зірка.
Попередні спостереження рентгенівської обсерваторії NASA «Чандра» (Chandra) дозволили висунути теорію: швидше за все, зірка вибухнула всередині «порожнечі з низькою щільністю». Уявіть собі космічний міхур, де речовина набагато розріджена, ніж у навколишньому просторі; якщо зірка вибухає всередині такого міхура, уламки можуть розлітатися назовні з набагато меншим опором, що і викликає стрімке розширення, що спостерігається вченими.
Як IXPE змінює картину
У той час як попередні телескопи, такі як «Чандра» та камера темної енергії (Dark Energy Camera), давали лише фрагментарне уявлення про RCW 86, апарат IXPE, запущений у 2021 році, пропонує спеціалізований інструмент: рентгенівську поляриметрію.
На відміну від стандартних телескопів, які просто фіксують яскравість і колір світла, IXPE вимірює орієнтацію рентгенівського випромінювання. Це дозволяє вченим скласти карту структур магнітних полів всередині залишку. Розуміючи, як організовані магнітні поля, дослідники можуть точно побачити, як енергія вибуху взаємодіє із навколишнім простором.
Відкриття «відбитої ударної хвилі»
Об’єднавши дані IXPE із спостереженнями обсерваторій «Чандра» та XMM-Newton Європейського космічного агентства, астрономи отримали багатошарове зображення залишку:
* Жовті відтінки є рентгенівським випромінюванням низької енергії.
* Сині відтінки становлять високоенергетичне випромінювання.
Фіолетові області виділяють зовнішній край, де розширення, нарешті, зустріло опір.
Найзначнішим відкриттям стало виявлення ефекту «відбитої ударної хвилі». Коли уламки наднової досягли краю порожнечі з низькою щільністю, удар змусив хвилі відскочити назад до центру. Ця взаємодія пояснює дві основні загадки:
1. Неправильну форму залишку.
2. “Розподіл високоенергетичних частинок”, розкиданих по всьому полю уламків.
Це відкриття пов’язує воєдино стародавні небесні спостереження і сучасну фізику високих енергій, доводячи, що навіть подія 2000-річної давнини може навчити нас тому, як найзапекліші вибухи у Всесвіті формують образ космосу.
Висновок
Використовуючи передову рентгенівську поляриметрію, NASA отримала більш чітке пояснення аномального розширення RCW 86. Виявлення відбитих ударних хвиль підтверджує, що середовище, в якому була зірка, відіграла вирішальну роль у формуванні того космічного релікту, який ми бачимо сьогодні.
