Астрономы десятилетиями наблюдали за расширением облака обломков сверхновой с помощью телескопа Хаббл.

Двадцать тысяч лет назад звезда в созвездии Лебедя стала сверхновой. Как и все сверхновые, взрыв высвободил удивительное количество энергии. Взрыв послал мощную ударную волну в окружающее пространство со скоростью полмиллиона миль в час и не показал никаких признаков замедления.

На протяжении двадцати лет космический телескоп «Хаббл» отслеживал некоторые события.

Остаток сверхновой (SNR) называется Петлей Лебедя и расположен на расстоянии около 2600 световых лет от нас. Это один из крупнейших зондов SNR, известных астрономам, его диаметр составляет 120 световых лет, и он все еще расширяется. Кольцо Лебедя содержит множество туманных узлов, а также знаменитую туманность Вуаль, которая является видимой частью кольца.

Некоторые новые исследования, основанные на наблюдениях Хаббла за Кольцом Лебедя, были опубликованы в Astrophysical Journal в мае. Он основан на северо-восточной части кольца, которую Хаббл наблюдал в течение последних двух десятилетий. Он озаглавлен «Третичная HST-визуализация безрадиационной ударной волны в остатке сверхновой Петли Лебедя.Ведущий автор — Рави Санкрит, астроном из Научного института космического телескопа.

«Хаббл — единственный способ увидеть с такой ясностью, что происходит на краю пузыря», — сказал Санкрит. «Изображения Хаббла поражают воображение, если внимательно рассмотреть их. Они рассказывают нам о различиях в плотности, которые испытывают удары сверхновых при распространении в пространстве, и о турбулентности в регионах, находящихся за этими ударами.

В основе исследования лежит бальмеровская линия — тонкий клубок газа, который на изображении выглядит красновато-оранжевым. Бальмеровские линии — это спектральные линии излучения атомов водорода. Линии указывают на разные энергетические состояния, когда электроны переходят с одного уровня на другой вследствие ионизации. Ударная волна SNR нагревает невидимый нейтральный водород до миллиона градусов по Фаренгейту, когда он проходит. За этим нагревом следует охлаждение, и электроны в водороде меняют состояния, выделяя фотоны. Особый энергетический уровень фотона делает его красным для наших глаз. Фундаментальная линия Бальмера называется H-альфа, это темно-красная видимая спектральная линия, которая появляется по всей Вселенной. Многие туманности красные или частично красные из-за линии H-альфа, которая указывает на ионизированный водород.

Хаббл наблюдал эту часть Куриного кольца в течение трех эпох, охватывающих 22 года. В трех эпохах наблюдалась H-альфа, но только в двух наблюдалась еще одна спектральная линия под названием OIII, которая представляет собой дважды ионизованный кислород. Это еще одна распространенная спектральная линия в астрономии, поскольку туманности содержат концентрированные уровни OIII. Это также происходит за счет ионизации, изменения энергетических состояний электрона и высвобождения фотонов. В случае OIII энергетический уровень фотона придает ему синий цвет. OIII расположен за ударной волной и на изображениях виден в характерном синем цвете.

Но сами по себе цвета не говорят астрономам, как движется газ в кольце Лебедя. Это место Эффект Допплера Измеряя доплеровский сдвиг света от H-альфа и OIII, астрономы могут измерить лучевую скорость газа, когда он расширяется наружу от остатка сверхновой.

В целом газ движется со скоростью более полумиллиона миль в час, но есть и отличия. Это создает морфологию «волнистого листа».

«Вы видите рябь на бумаге, если смотреть с края, поэтому она выглядит как скрученные световые ленты», — сказал соавтор Уильям Блэр из Университета Джона Хопкинса в Мэриленде. «Эти колебания возникают, когда ударная волна сталкивается с более или менее плотным материалом в межзвездной среде».

«Когда мы направили Хаббл на кольцо Лебедя, мы знали, что это передний край ударного фронта, который мы хотели изучить. Когда мы получили исходное изображение и увидели эту чудесную, тонкую полосу света, ну, это было «Мы не знали, что это решит проблему», — сказал Блер. Тип структурирования.

Общая форма петли Лебедя напоминает ракушку. Но на периферии ОСШ есть заметные места, где уходящая ударная волна образует узлы. Это удары, и они бывают двух типов: радиационные и нерадиационные. Радиоактивные излучают энергию, нерадиоактивные — нет. Существует третий тип — переходные толчки, переходящие из безызлучательного состояния в радиоактивное. Наблюдение и картирование трех типов в исследуемой области проливает свет на то, как SNR ведут себя, когда ударные волны распространяются в пространстве и взаимодействуют с другой материей.

«Фронт ударной волны плавно двигался в окружающей среде в течение 20 лет без какого-либо заметного замедления или резких изменений в морфологии или яркости волокон», — пишут авторы. В конечном итоге это изменится, поскольку энергия ударной волны уменьшится и она встретит все больше областей с более высокой и более низкой плотностью.

Хотя ударная волна Cygnus Loop распространяется со скоростью полмиллиона миль в час, она все же относительно медленная по сравнению с другими устройствами SNR. Скорость варьируется в зависимости от местоположения, а изменения скорости Cygnus Loop, узлы плотности и другие функции рисуют картину отношения сигнал/шум (SNR) и того, как оно ведет себя с течением времени. Астрономы отслеживают все эти особенности, чтобы лучше понять не только кольцо Лебедя, но и другие SNR.

Главный вопрос о Курином кольце касается его природы. Является ли предударная среда полой стеной или межзвездным облаком? К сожалению, пока нет возможности узнать наверняка. Но если Хаббл продолжит наблюдения еще 20 лет, он может ответить на этот вопрос.