Когда умирающие красные гиганты отталкивают материю, образуются частицы пыли, которые становятся частью межзвездных облаков различных размеров, плотностей и температур. Затем эта космическая пыль разрушается ударными волнами сверхновой, которые распространяются в космосе со скоростью, превышающей 10 тысяч километров в секунду.
Взрывы сверхновых являются одними из самых мощных событий во вселенной и имеют максимальную яркость, эквивалентную свету миллиардов отдельных звезд. Взрыв также производит ударную волну, которая разрушает почти все на своем пути, включая пыль окружающей межзвездной среды - пространства между звездами. Современные теории предполагают, что большая часть пыли, когда ударная волна сверхновой пересекает эту область пространства, должна разрушаться. Поэтому там должно присутствовать меньшее количество космической пыли.
Тем не менее, наблюдения с использованием комплекса SOFIA открывают другую, загадочную картину и показывают количество пыли, более чем в десять раз превышающее ожидаемые ее объемы. Это говорит о том, что пыль выдерживает ударную волну гораздо лучше, чем предполагают теории.
Новое исследование основано на наблюдениях близкого к нам взрыва сверхновой с каталожным обозначением SN 1987A. Когда она была обнаружена в 1987 году, она стала самой яркой сверхновой за последние 400 лет. Из-за ее относительной близости астрономы смогли отследить эффекты воздействия на окружение сверхновой за прошлые 30 лет.
Наблюдения комплекса SOFIA за знаменитой сверхновой позволяют предположить, что пыль на самом деле может образовываться в кильватере мощной ударной волны. Эти результаты помогут астрономам в решении загадки, касающейся частоты присутствия пыли в нашей галактике.
«Нам уже было известно о медленно движущейся пыли в сердце сверхновой SN 1987А», - говорит Микако Мацуура, старший преподаватель Университета Кардиффа и главный автор исследования. - «Пыль возникла из тяжелых элементов, которые образовались в ядре мертвой звезды. Но наблюдения SOFIA открыли нам новую информацию о совершенно неожиданной популяции пыли».
Результаты наблюдений опубликованы в свежем номере журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Сверхновая SN 1987A имеет характерные кольца, которые располагаются в пустоте, возникшей на более ранней стадии эволюции звезды. И быстро распространяющаяся ударная волна пронизала эти кольцевые структуры. Астрономы предполагали, что все частицы пыли в этих кольцах были разрушены, но недавние наблюдения комплекса SOFIA показывают выбросы, которые соответствуют растущей популяции пыли в кольцах. Результаты указывают на то, что частицы пыли даже после катастрофического для них ущерба вследствие проходящей ударной волны могут заново образовываться или расти. И это, в свою очередь, говорит о том, что такое положение вещей может быть концом главы в жизненном цикле пыли, но, похоже, не является концом истории.
Зафиксированная комплексом SOFIA пыль могла возникнуть вследствие значительного роста существующих частиц пыли или в результате образования новой популяции пыли. Эти новые наблюдения подтолкнули астрономов к рассмотрению возможности того, что среда, предшествующая ударной волне, оказывается в состоянии образовывать новую пыль сразу после прохождения последней. И это становится новой подсказкой, которая может иметь решающее значение для объяснения разницы между моделями истощения пыли и фактическими наблюдениями.
Наблюдение частиц космической пыли наземными телескопами в инфракрасной области затруднено (или невозможно) из-за сильного поглощения в атмосфере Земли, главным образом водой и углекислым газом. Но телескоп SOFIA установлен на борту самолета и работает на высотах над большинством создающих помехи молекул, обеспечивая доступ к диапазонам инфракрасного спектра, которые недоступны с поверхности Земли. И здесь инфракрасная фотокамера SOFIA Faint Object для телескопа SOFIA (FORCAST) - это основной мощный инструмент для наблюдения за теплой пылью.
«FORCAST - это единственный инструмент, способный наблюдать за такими критическими длинами волн и регистрировать возникающую популяцию теплой пыли», - говорит Джеймс Де Буазер, менеджер по научным операциям USRA в Научном центре SOFIA и соавтор исследования. - «Мы планируем дальнейшие наблюдения с помощью FORCAST, чтобы лучше понять образование пыли и ее эволюцию в остатках сверхновых».
Уже запланировано, что в ближайшем будущем космический телескоп James Webb рассмотрит эту пыль более подробно, чтобы прояснить ее происхождение и состав.
Комплекс SOFIA - это модифицированный Boeing 747SP с 2,7-метровым телескопом. Он представляет собой совместный проект NASA и Немецкого аэрокосмического центра (DLR).
