Кіріспе

1987 жылы Дорадо шоқжұлдызында SN 1987A типті супернова оқиғасы болды. Бұл Үлкен Магеллан бұлтындағы II типті супернова, ол Құс жолының серік галактикасы болып табылады. Ол Жерден шамамен 168 000 жарық жылы қашықтықта болды және 1604 жылғы Кеплердің суперновасынан бері бақыланған ең жақын супернова болды. Жарылыстан шыққан жарық пен нейтринолар 1987 жылдың 23 ақпанында Жерге жетті және сол жылы ашылған алғашқы супернова ретінде "SN 1987A" деп белгіленді. Оның жарқырауы сол жылдың мамыр айында шамамен 3 шамасына жетті. Бұл қазіргі астрономдардың егжей-тегжейлі зерттеген алғашқы суперновасы болды және оның бақылаулары ядролық құлдырау суперновалары туралы көп мәлімет берді. SN 1987A тікелей бақылау арқылы көрінетін жарық шығару энергиясының радиоактивті көзін растауға алғашқы мүмкіндік берді, оның көптеген радиоактивті ядроларынан болжалданған гамма сәулелері анықталды. Бұл суперновалардың жарылыстан кейін ұзаққа созылатын жарқырауының радиоактивті табиғатын дәлелдеді. 2019 жылы Атакама Үлкен миллиметрлік массив телескобы арқылы SN 1987A қалдықтарында құлаған нейтрон жұлдызының бар екендігіне жанама дәлелдер табылды. 2021 жылы Chandra және NuSTAR рентген телескоптары арқылы жүргізілген бақылаулар қосымша дәлелдерді ашты. 2024 жылы НАСА-ның Джеймс Уэбб ғарыш телескопы SN 1987A қалдықтарындағы жұмбақ процестерді одан әрі зерттейтін маңызды байқаулар жасады.

Ашылу

SN 1987A 1987 жылдың 24 ақпанында Чилидегі Лас Кампанас обсерваториясында Иан Шелтон және Оскар Дуалде дербес түрде, ал содан кейін 24 сағат ішінде Жаңа Зеландияда Альберт Джонс таба алды. Кейінгі зерттеулер 23 ақпанның басында супернованың жылдам жарықтанғанын көрсететін фотосуреттерді анықтады.

Ата-анасы

Оқиға тіркелгеннен кейін төрт күн өткен соң, жұлдыз Сандулеак -69 202 (Sk 69 202) деген атаумен шартты түрде анықталды. Супернованың сөнуінен кейін, Sk -69 202 жоғалып кеткендіктен, бұл идентификация нақты расталды. Көк супергиганттың супернова тудыруы мүмкін екендігі күтпеген нәрсе саналды, және растау одан әрі зерттеулерге жол ашты, олар көк супергиганттан пайда болған бұрынғы супернованы анықтады. SN 1987A жұлдызының кейбір модельдері көк түсті оның эволюциялық кезеңіне емес, көбінесе химиялық құрамына, әсіресе ауыр элементтердің аз мөлшеріне байланысты деп санайды. Жұлдыздың суперноваға дейін серік жұлдызымен біріккен болуы мүмкін деген пікірлер де болды. Дегенмен, қазір көк супергиганттар кейбір суперновалардың табиғи алдындағы жағдайы екені кеңінен түсініледі, бірақ мұндай жұлдыздардың эволюциясы екі жұлдыздан тұратын жүйеде масса жоғалтуды қажет етуі мүмкін деген болжамдар әлі де бар.

Нейтринолардың шығарылуы

SN 1987A-дан көрінетін жарық Жерге жетуге шамамен екі-үш сағат бұрын үш нейтрино обсерваториясында нейтрино жарылысы тіркелді. Бұл, ядроның күйреуімен бірге болатын нейтрино шығарылуына байланысты болуы мүмкін, бірақ шок толқыны жұлдыздың бетіне жетіп, көзге көрінетін жарық пайда болмас бұрын. 07:35 UT уақытында Kamiokande II 12 антинейтриноны, IMB 8-ін, ал Baksan 5-ін 13 секундтан кем уақытқа созылған жарылыста анықтады. Шамамен үш сағат бұрын Монблан сұйық сцинтилляторы бес нейтрино жарылысын тіркеді, бірақ бұл көбінесе SN 1987A-мен байланысты емес деп саналады. Алынған байқаулар модельдердегі болжамдармен сәйкес келеді, оларға сәйкес нейтринолардың жалпы саны 1058-ге жетеді, ал олардың жалпы энергиясы 1046 джоульді құрайды, яғни әр нейтриноның орташа энергиясы ондаған MeV шамасында. Жер бетінің бір шаршы сантиметрінен миллиардтаған нейтринолар өтіп өтті. Нейтрино өлшемдері нейтриноның массасы мен зарядының жоғарғы шектерін, сондай-ақ нейтриноның түрлерінің саны мен басқа да қасиеттерін анықтауға мүмкіндік берді.

Жұлдыздар айналасындағы материалмен өзара әрекеттесу

СН 1987А айналасындағы үш жарқын сақина бірнеше айдан кейін Хаббл ғарыш телескобының суреттерінде көрінді. Бұл сақиналар жұлдыздың күшті желдерінен шыққан материал, және супернова жарылысынан келген ультракүлгін сәулеленумен иондалды, содан кейін әртүрлі эмиссиялық спектрлік сызықтарда сәуле шығара бастады. Бұл сақиналар суперновадан кейін бірнеше ай өткен соң ғана белсенді болды, ал процесті спектроскопия арқылы өте дәл зерттеуге болады. Сақиналардың көлденең мөлшері оларды дәл өлшеуге мүмкіндік береді: ішкі сақинаның радиусы 0,808 секунд доғасы. Ішкі сақинаға дейін жеткен жарықтың уақыты оның радиусы 0,66 жарық жылы екенін көрсетеді. Бұл радиусты тікбұрышты үшбұрыштың қабырғасы ретінде пайдаланып, және Жерден көрінетін бұрыштық мөлшерді жергілікті бұрыш ретінде қарастыра отырып, SN 1987A-ға дейінгі қашықтықты тригонометриялық есептеулер арқылы анықтауға болады, ол шамамен 168 000 жарық жылына тең. Жарылыстан шыққан материал жұлдыздың қызыл және көк гиперкөктемгі кезеңдерінде шығарылған материалмен кездесіп, оны қыздырып жатыр, сондықтан жұлдыздың айналасында сақина тәрізді құрылымдарды байқаймыз. 2001 жылы кеңейіп келе жатқан (>7000 км/с) супернованың қалдықтары ішкі сақинамен соқтығысты. Бұл оның қызуына және рентген сәулелерінің пайда болуына әкелді – сақинадан келетін рентген сәулелерінің күші 2001 және 2009 жылдар аралығында үш есеге артты. Орталыққа жақын орналасқан тығыз қалдықтардың жұтып алуымен байланысты рентген сәулелерінің бір бөлігі, 2001–2009 жылдары супернова қалдықтарынан оптикалық сәулеленудің ұлғаюына себеп болды. Бұл қалдықтың жарқырауының артуы 2001 жылға дейін байқалған қарсы үрдіске қайта оралды, онда 44Ti изотопының ыдырауына байланысты оптикалық сәулелену азайып жатты. Хаббл телескобы мен Өте үлкен телескоптың 1994–2014 жылдар аралығында түсірген суреттері, сақиналарды құрайтын материяның іріктемелерінің соққы толқынынан жойылғандықтан әлсіреп бара жатқанын көрсетті. Болжам бойынша, бұл сақина 2020–2030 жылдар аралығында жойылып кетеді. Бұл тұжырымдарды жарылыс толқынының жұлдызаралық тұмандықпен өзара әрекеттесуін сипаттайтын үш өлшемді гидродинамикалық модельдің нәтижелері де растайды. 2018 жылы шаңнан тұратын жұлдызаралық сақина мен соққы толқыны арасындағы өзара әрекеттесуден алынған радиобайқаулар, соққы толқынының қазір жұлдызаралық материалдан шығып кеткенін көрсетті. Сондай-ақ, сақинадағы шаңмен өзара әрекеттескен кезде 2300 км/с жылдамдыққа дейін баяулаған соққы толқынының жылдамдығы енді 3600 км/с жылдамдыққа дейін қайтадан артқанын көрсетті.

Эжектадағы жылы шаңның конденсациясы

SN 1987A жарқылдағаннан кейін көп ұзамай үш ірі топ супернованың фотометриялық мониторингін бастады: Оңтүстік Африка астрономиялық обсерваториясы (SAAO), Cerro Tololo Inter American Observatory (CTIO) және Еуропалық оңтүстік обсерваториясы (ESO). Атап айтқанда, ESO тобы жарқылданғаннан кейін бір айдан аспайтын уақыттан бастап (1987 жылдың 11 наурызы) байқалған инфрақызыл артықшылық туралы хабарлады. Бұл жұмыста үш мүмкін түсіндірме талқыланды: инфрақызыл эхо гипотезасы жоққа шығарылды, ал шығарылған затта конденсатталған шаңнан туындаған жылулық сәулеленуге басымдық берілді (бұл жағдайда сол кезеңдегі шамамен температурасы ~ 1250 К, ал шаң массасы шамамен болды). ИК артықшылығы оптикалық түрде тығыз еркін-еркін сәулеленуден туындауы екіталай көрінді, себебі конвертті иондау үшін қажетті ультракөк сәуле фотондарының жарықтығы қол жетімді болғаннан әлдеқайда артық болды, бірақ электронды шашырату ықтималдығы ескерілмегендіктен, мүлдем жоққа шығарылмады. Дегенмен, бұл үш топтың ешқайсысының да тек қана ИК артықшылығының негізінде шаңды шығарылған заттарда болуы туралы сенімді дәлелдері болған жоқ. Тәуелсіз австралиялық команда эхо түсіндірілемесінің пайдасына бірнеше аргументтер келтірді. Бұл, көріне түзу түсіндірме ESO тобы сынға алды және SN шығарылған заттарында шаңның бар екенін көрсететін оптикалық дәлелдер ұсынғаннан кейін оны нақты жоққа шығарды. Екі түсіндірмені ажырату үшін олар оптикалық жарық қисығына эхолық шаң бұлтының болуының және SN айналасындағы диффуздық оптикалық сәулеленудің әсерін қарастырды. Олар бұлттан күтілетін оптикалық эхоның анықталуы керек және 650-ші күні шамамен 10,3 шамасындағы интегралды визуалды жарықтығымен өте жарқын болуы мүмкін деген қорытындыға келді. Алайда, SN жарық қисығындағы қосымша оптикалық байқаулар болжалған деңгейде жарық қисығында ешқандай өзгеруді көрсетпеді. Соңында, ESO тобы шаңның конденсаттануы үшін сенімді кластерлі модель ұсынды. Ядролық құлау суперновасының шығарылған заттарында шаң пайда болуы мүмкін деген ой 50 жылдан астам бұрын туған, және бұл жас галактикаларда байқалатын шаңның шығу тегін түсіндіруге болады, бірақ мұндай конденсаттану алғаш рет байқалды. Егер SN 1987A өз класының типік өкілі болса, онда ядролық құлаудан пайда болған суперновалардың қалдықтарында қалыптасқан жылу шаңның есептелген массасы ерте ғаламда байқалған барлық шаңның мөлшерін қамтамасыз етуге жеткіліксіз. Дегенмен, SN 1987A-ның шығарылған заттарында ~0.25 күн массасы (~26 К) суық шаңның әлдеқайда үлкен қоры 2011 жылы Herschel инфрақызыл ғарыш телескопымен табылды және 2014 жылы Атакама Үлкен миллиметрлік массивімен (ALMA) расталды.