Астрономы впервые идентифицировали на основании данных космических телескопов NASA Chandra и Hubble, а также большого телескопа Very Large Telescope (VLT) Европейской Южной обсерватории в Чили особый тип нейтронной звезды за пределами нашей галактики – Млечного пути.

Композиционный снимок остатков сверхновой E0102, составленный на основе данных космических телескопов Chandra и Hubble, а также большого телескопа Very Large Array. (Credits: X-ray (NASA / CXC / ESO / F.Vogt et al); Optical (ESO / VLT / MUSE & NASA / STScI) © NASA

Нейтронные звезды представляют собой сверхплотные ядра массивных звезд, которые взорвались и превратились во сверхновые, а затем претерпели коллапс. Эта недавно идентифицированная нейтронная звезда относится к редкому типу, обладающему слабым магнитным полем и не имеющему звезды-спутника. Находится она в остатках сверхновой, обозначенной в каталоге под номером 1E 0102.2-7219 (сокращенно E0102) в Малом Магеллановом облаке, примерно в 200 тысячах световых лет от Земли.

Этот новый композитный снимок (с высоким разрешением) E0102 позволяет астрономам увидеть новые детали объекта, обнаруженного уже три десятка лет назад. На этом снимке зарегистрированные космическим телескопом Chandra волны в рентгеновском диапазоне отражены голубым и фиолетовым цветом. Волны видимого диапазона, принятые инструментом Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) большого телескопа Very Large Telescope, мы видим ярко-красными. Остальные данные, полученные космическим телескопом Hubble, мы воспринимаем темно-красными и зелеными.

Богатые кислородом остатки сверхновых, как E0102, очень важны для того, чтобы понять, как массивные звезды сливают легкие элементы в более тяжелые до того как они взорвутся. Богатые кислородом остатки сверхновой наблюдаются через несколько тысяч лет после ее взрыва, и они содержат остатки отвергнутой мертвой звездой материи. Эти остатки, которые на снимке можно увидеть в форме зеленых волокнистых структур, несутся сегодня сквозь космос, после того, как они были вытолкнуты со скоростью в несколько миллионов километров в час.

Наблюдения E0102 телескопом Chandra показывают, что в остатках сверхновой в рентгеновском диапазоне доминирует большая кольцеобразная структура, связанная с шоковой волной сверхновой. Новые данные инструмента MUSE показали газовое кольцо меньших размеров (ярко-красное), которое расширяется медленнее, чем шоковая волна. В центре этого кольца расположился голубой источник рентгеновского излучения точечной формы.

Составленными вместе, данные MUSE и Chandra говорят о том, что этот рентгеновский источник является изолированной нейтронной звездой, которая возникла в результате взрыва сверхновой примерно две тысячи лет назад. Рентгеновская энергетическая подпись – спектр – этого источника очень похожа на подписи нейтронных звезд в центрах двух других известных и богатых кислородом остатков сверхновых: Кассиопея А (Cas A) и Корма А. И эти две нейтронные звезды тоже не имеют звездных спутников.

Отсутствие подтверждений расширенной радиоэмиссии или пульсирующего рентгеновского излучения, которые обычно сопровождают быстровращающиеся и сильно намагниченные нейтронные звезды, позволяет сделать вывод, что астрономы зарегистрировали рентгеновское излучение от горячей поверхности изолированной нейтронной звезды со слабыми магнитными полями. До сих пор около десяти подобных объектов было обнаружено в Млечном пути, но этот случай стал первым, когда такое тело было зафиксировано за пределами нашей галактики.

Но как попала эта нейтронная звезда на ее теперешнюю позицию, как кажется, вне центра круглой оболочки из рентгеновских эмиссий, возникших вследствие шоковой волны сверхновой?

Одним из объяснений может быть то, что взрыв сверхновой произошел неподалеку от середины остатков взрыва другой, более старой звезды, но нейтронная звезда по причине асимметричного взрыва была выброшена на высокой скорости в 3,2 миллиона километров в час со своего места. Однако при таком сценарии сложно объяснить, почему нейтронная звезда сейчас плотно окружена только что открытым газовым кольцом, которое видно в оптической длине волн.

Другое возможное объяснение заключается в том, что нейтронная звезда движется медленно, а ее теперешняя позиция примерно соответствует месту взрыва сверхновой. В этом случае материя кольца в видимом спектре могла бы быть вытолкнута либо во время взрыва сверхновой, либо во время взрыва звезды-предшественницы за несколько тысяч лет до этого.

Сложность для этого второго сценария заключается в том, что место взрыва располагается далеко от центра остатков, что удалось определить на основании анализа распространения расширяющейся рентгеновской эмиссии. И это должно было бы привести к ряду особых обстоятельств для окружения Е0102, например, к возникновению вследствие звездного ветра звезды-предшественницы эродированного пустого пространства перед взрывом сверхновой, а также вариатичности плотностей межзвездных газов и пыли, которые окружают остатки.

Будущие наблюдения за Е0102 в рентгеновском, радио и оптическом диапазонах волн должны помочь астрономам решить эту увлекательную новую загадку одинокой нейтронной звезды.