История наблюдения сверхновых - History of supernova observation
Известная история наблюдений сверхновых восходит к 185 году нашей эры, когда появилась сверхновая SN 185 ; что является старейшим проявлением сверхновой звезды, зарегистрированным человечеством. С того времени было зарегистрировано несколько дополнительных сверхновых в галактике Млечный Путь , при этом SN 1604 - самая недавняя сверхновая, наблюдаемая в этой галактике .
С момента создания телескопа область открытия сверхновых расширилась на другие галактики. Эти явления дают важную информацию о расстояниях до галактик. Также были разработаны успешные модели поведения сверхновых, и в настоящее время все больше понимается роль сверхновых в процессе звездообразования.
История ранних веков
Взрыв сверхновой, образовавший остаток сверхновой звезды Вела, вероятнее всего, произошел 10 000–20 000 лет назад .
Самая ранняя из возможных сверхновых, известная как HB9 , могла быть замечена и зарегистрирована неизвестными индийскими наблюдателями в4500 ± 1000 г. до н . Э.
В 185 году нашей эры астрономы зафиксировали появление на небе яркой звезды и заметили, что она исчезла с неба через восемь месяцев. Было замечено, что он сверкает, как звезда, а не движется по небу, как комета . Эти наблюдения согласуются с появлением сверхновой, и это считается старейшим подтвержденным документом человечества о событии сверхновой. SN 185, возможно, также был записан в римской литературе, хотя никаких записей не сохранилось. Предполагается, что газовая оболочка RCW 86 является пережитком этого события, и недавние рентгеновские исследования показывают хорошее соответствие ожидаемому возрасту. Это также было записано в Книге Поздней Хань. который рассказывал историю Китая с 25 по 220 год нашей эры.
В 393 году китайцы зафиксировали появление еще одной «гостевой звезды» , SN 393 , в современном созвездии Скорпиона . Дополнительные неподтвержденные сверхновые события могли наблюдаться в 369 г. н.э., 386 г. н.э. , 437 г. н.э., 827 г. н.э. и 902 г. н.э. Однако они еще не были связаны с остатком сверхновой и поэтому остаются только кандидатами. За период около 2000 лет китайские астрономы зарегистрировали в общей сложности двадцать таких предполагаемых событий, включая более поздние взрывы, отмеченные исламскими, европейскими и, возможно, индийскими и другими наблюдателями.
Сверхновая SN 1006 появилась в южном созвездии волчанки в 1006 году нашей эры. Это была самая яркая зарегистрированная звезда, когда-либо появлявшаяся на ночном небе, и ее присутствие было отмечено в Китае, Египте , Ираке , Италии, Японии и Швейцарии . Это также могло быть отмечено во Франции, Сирии и Северной Америке. Египетский астролог Али ибн Ридван дал яркость этой звезды равной четверти яркости Луны. Современные астрономы обнаружили слабый остаток этого взрыва и определили, что он находился всего в 7100 световых годах от Земли.
Сверхновая SN 1054 была еще одним широко наблюдаемым событием: астрономы зафиксировали ее появление в 1054 году нашей эры. Это могло также быть зарегистрировано, наряду с другими сверхновыми, предками пуэблоанами в современном Нью-Мексико как петроглиф в форме четырехконечной звезды . Этот взрыв произошел в созвездии Тельца , где образовался остаток Крабовидной туманности . На пике светимость SN 1054 могла быть в четыре раза ярче Венеры , она оставалась видимой при дневном свете в течение 23 дней и была видна в ночном небе в течение 653 дней.
Меньше записей о сверхновой SN 1181 , которая произошла в созвездии Кассиопея чуть более чем через столетие после SN 1054. Однако это было отмечено китайскими и японскими астрономами. Пульсар 3C58 может быть звездной реликвия этого события.
Датский астроном Тихо Брага была отмечена за его тщательные наблюдения ночного неба с его обсерватории на острове Hven . В 1572 году он отметил появление новой звезды также в созвездии Кассиопеи. Эта сверхновая, позже названная SN 1572 , была связана с остатком в 1960-х годах.
Распространенной верой в Европе в этот период была аристотелевская идея, что космос за пределами Луны и планет неизменен , поэтому наблюдатели утверждали, что это явление было чем-то в атмосфере Земли. Однако Тихо заметил, что объект оставался неподвижным от ночи к ночи, никогда не меняя своего параллакса, поэтому он должен лежать далеко. Он опубликовал свои наблюдения в небольшой книге De nova et nullius aevi memoria prius visa stella ( латинское название «Относительно новой и ранее невидимой звезды») в 1573 году. Именно из названия этой книги происходит современное слово nova для обозначения катаклизмических переменных звезд. выводится.
Самой последней сверхновой, наблюдаемой в галактике Млечный Путь, была SN 1604 , которая наблюдалась 9 октября 1604 года. Несколько человек, в том числе Йоханнес ван Хек , отметили внезапное появление этой звезды, но именно Иоганн Кеплер стал известен тем, что его систематическое изучение самого объекта. Он опубликовал свои наблюдения в работе De Stella nova in pede Serpentarii .
Галилей , как и Тихо до него, тщетно пытался измерить параллакс этой новой звезды, а затем выступил против аристотелевского взгляда на неизменные небеса. Остаток этой сверхновой был идентифицирован в 1941 году в обсерватории Маунт Вильсон .
Наблюдение в телескоп
Истинная природа сверхновой в течение некоторого времени оставалась неясной. Наблюдатели постепенно пришли к выводу, что класс звезд испытывает длительные периодические колебания светимости. И Джон Рассел Хинд в 1848 году, и Норман Погсон в 1863 году нанесли на карту звезды, которые претерпевали внезапные изменения яркости. Однако астрономическое сообщество им уделяло мало внимания. Наконец, в 1866 году английский астроном Уильям Хаггинс провел первые спектроскопические наблюдения новой звезды, обнаружив линии водорода в необычном спектре рекуррентной новой звезды T Coronae Borealis . Хаггинс предложил в качестве основного механизма катастрофический взрыв, и его усилия вызвали интерес у других астрономов.
В 1885 году Эрнст Хартвиг в Эстонии наблюдал вспышку, похожую на новую, в направлении Галактики Андромеды . S Andromedae увеличилась до 6-й величины, затмив все ядро галактики, а затем исчезла, как новая звезда. В 1917 году Джордж У. Ричи измерил расстояние до Галактики Андромеды и обнаружил, что она находится намного дальше, чем считалось ранее. Это означало, что S Andromedae, которая не просто лежала на луче зрения галактики, но фактически находилась в ядре, выделяла гораздо большее количество энергии, чем это было типично для новой звезды.
Ранняя работа над этой новой категорией новых была выполнена в 1930-х годах Уолтером Бааде и Фрицем Цвикки в обсерватории Маунт-Вильсон. Они идентифицировали S Andromedae, то, что они считали типичной сверхновой, как взрывное событие, которое испустило радиацию, примерно равную полной энергии Солнца за 10 7 лет. Они решили назвать этот новый класс катаклизмических переменных сверхновыми и постулировали, что энергия генерируется гравитационным коллапсом обычных звезд в нейтронные звезды . Название сверхновые впервые было использовано Цвикки в лекции 1931 года в Калифорнийском технологическом институте , а затем публично использовано в 1933 году на собрании Американского физического общества . К 1938 году дефис был утерян и использовалось современное название.
Хотя сверхновые - относительно редкие события, происходящие в Млечном Пути в среднем примерно раз в 50 лет, наблюдения далеких галактик позволили обнаруживать и исследовать сверхновые чаще. Первое патрулирование по обнаружению сверхновых было начато Цвикки в 1933 году. В 1936 году к нему присоединился Йозеф Джонсон из Калифорнийского технологического института . Используя 45-сантиметровый телескоп Шмидта в обсерватории Паломар , они обнаружили двенадцать новых сверхновых в течение трех лет, сравнив новые фотографические пластинки с другими. эталонные изображения внегалактических регионов.
В 1938 году Вальтер Бааде стал первым астрономом, идентифицировавшим туманность как остаток сверхновой, когда он предположил, что Крабовидная туманность была остатками SN 1054 . Он отметил, что, хотя она выглядела как планетарная туманность , измеренная скорость расширения была слишком большой, чтобы относиться к этой классификации. В том же году Бааде впервые предложил использовать сверхновую типа Ia в качестве вторичного индикатора расстояния. Позже работа Аллана Сэндиджа и Густава Таммана помогла усовершенствовать этот процесс, так что сверхновые типа Ia стали типом стандартной свечи для измерения больших расстояний в космосе.
Первая спектральная классификация этих далеких сверхновых была проведена Рудольфом Минковски в 1941 году. Он разделил их на два типа в зависимости от того, появляются ли в спектре сверхновой линии элементарного водорода. Позже Цвикки предложил дополнительные типы III, IV и V, хотя они больше не используются и теперь, по-видимому, связаны с одиночными пекулярными типами сверхновых. Дальнейшее подразделение категорий спектров привело к современной схеме классификации сверхновых .
В период после Второй мировой войны , Фред Хойл работал над проблемой , как были произведены различные наблюдаемые элементы во Вселенной. В 1946 году он предположил, что массивная звезда может генерировать необходимые термоядерные реакции, а ядерные реакции тяжелых элементов несут ответственность за отвод энергии, необходимой для возникновения гравитационного коллапса. Коллапсирующая звезда стала нестабильна во вращении и произвела взрывное изгнание элементов, которые распространились в межзвездное пространство. Идея о том, что быстрый ядерный синтез является источником энергии для взрыва сверхновой, была разработана Хойлом и Уильямом Фаулером в 1960-х годах.
Первый поиск сверхновых с компьютерным управлением был начат в 1960-х годах в Северо-Западном университете . Они построили 24-дюймовый телескоп в обсерватории Корралитос в Нью-Мексико, который можно было перемещать под управлением компьютера. Телескоп каждую минуту отображал новую галактику, а наблюдатели проверяли изображение на экране телевизора. Таким образом, они обнаружили 14 сверхновых за два года.
1970–1999
Современная стандартная модель взрывов сверхновых типа Ia основана на предложении Уилана и Ибена в 1973 году и основана на сценарии массопереноса к вырожденной звезде-компаньону. В частности, кривая блеска SN1972e в NGC 5253 , которая наблюдалась в течение более года, отслеживалась достаточно долго, чтобы обнаружить, что после своего широкого "горба" яркости сверхновая исчезает с почти постоянной скоростью примерно 0,01 звездной величины на единицу. день. В переводе на другую систему единиц это почти то же самое, что скорость распада кобальта- 56 ( 56 Co), период полураспада которого составляет 77 дней. Модель вырожденного взрыва предсказывает образование около солнечной массы никеля -56 ( 56 Ni) взрывающейся звездой. 56 Ni распадается с периодом полураспада 6,8 дней до 56 Co, и при распаде никеля и кобальта обеспечивает энергия , излучаемая прочь сверхновой в конце своей истории. Согласие как в общем производстве энергии, так и в скорости затухания между теоретическими моделями и наблюдениями 1972e привело к быстрому принятию модели вырожденного взрыва.
Наблюдая кривые блеска многих сверхновых типа Ia, было обнаружено, что они имеют общую пиковую светимость. Измеряя яркость этих событий, можно с хорошей точностью оценить расстояние до их родительской галактики. Таким образом, эта категория сверхновых стала очень полезной в качестве стандартной свечи для измерения космических расстояний. В 1998 году поиск сверхновых с высоким Z и космологический проект сверхновых обнаружили, что самые далекие сверхновые типа Ia выглядят более тусклыми, чем ожидалось. Это стало свидетельством того, что расширение Вселенной может ускоряться .
Хотя с 1604 года в Млечном Пути не наблюдались сверхновые, похоже, что сверхновая взорвалась в созвездии Кассиопеи около 300 лет назад, примерно в 1667 или 1680 году. Остаток этого взрыва, Кассиопея А , сильно скрыт межзвездной пылью. , возможно, поэтому он не сделал заметного появления. Однако его можно наблюдать и в других частях спектра, и в настоящее время это самый яркий радиоисточник за пределами нашей Солнечной системы.
В 1987 году Сверхновая 1987A в Большом Магеллановом Облаке наблюдалась через несколько часов после ее начала. Это была первая сверхновая, обнаруженная по испусканию нейтрино, и первая сверхновая, наблюдаемая во всех полосах электромагнитного спектра . Относительная близость этой сверхновой позволила провести подробные наблюдения и предоставила первую возможность современным теориям образования сверхновой быть проверенной на основе наблюдений.
Скорость открытия сверхновых неуклонно росла на протяжении двадцатого века. В 1990-х годах было запущено несколько автоматизированных программ поиска сверхновых. Программа поиска сверхновых в обсерватории Лойшнера была начата в 1992 году в обсерватории Лойшнера . В том же году к нему присоединилась программа телескопа с автоматическим формированием изображений Беркли. На смену им в 1996 году пришел телескоп с автоматическим формированием изображений Кацмана в обсерватории Лик , который в основном использовался для поиска сверхновых в обсерватории Лика (LOSS). К 2000 году программа Lick привела к открытию 96 сверхновых, что сделало ее самой успешной программой поиска сверхновых в мире.
В конце 1990-х было высказано предположение, что недавние остатки сверхновых могут быть обнаружены путем поиска гамма-лучей от распада титана-44 . Его период полураспада составляет 90 лет, и гамма-лучи могут легко пересекать галактику, так что это позволяет нам видеть любые остатки прошлого тысячелетия или около того. Были обнаружены два источника: ранее обнаруженный остаток Кассиопеи А и остаток RX J0852.0-4622 , который только что был обнаружен, перекрывая остаток сверхновой звезды Вела.
Этот остаток (RX J0852.0-4622) был обнаружен перед (по всей видимости) более крупным остатком сверхновой звезды Vela . Гамма-лучи от распада титана-44 показали, что он должен был взорваться сравнительно недавно (возможно, около 1200 г. н.э.), но исторических свидетельств об этом нет. Поток гамма-лучей и рентгеновских лучей указывает на то, что сверхновая была относительно близко к нам (возможно, 200 парсеков или 600 световых лет). Если так, то это удивительное событие, потому что сверхновые на расстоянии менее 200 парсеков, по оценкам, случаются реже одного раза в 100000 лет.
2000, чтобы представить
SN 2003fg была обнаружена в формирующейся галактике в 2003 году. Появление этой сверхновой звезды изучалось в «реальном времени», и это поставило несколько основных физических вопросов, поскольку она кажется более массивной, чем позволяет предел Чандрасекара .
Впервые наблюдаемая в сентябре 2006 года сверхновая SN 2006gy , которая произошла в галактике под названием NGC 1260 (240 миллионов световых лет от нас), является самой большой и, до подтверждения светимости SN 2005ap в октябре 2007 года, самой яркой сверхновой из когда-либо наблюдавшихся. . Взрыв был по крайней мере в 100 раз ярче, чем любая ранее наблюдаемая сверхновая, при этом звезда-прародитель оценивается в 150 раз более массивной, чем Солнце. Хотя у нее были некоторые характеристики сверхновой типа Ia, в спектре был обнаружен водород. Считается, что SN 2006gy - вероятный кандидат на сверхновую с парной нестабильностью . SN 2005ap, открытый Робертом Куимби, который также открыл SN 2006gy, была примерно в два раза ярче, чем SN 2006gy, и примерно в 300 раз ярче, чем обычная сверхновая типа II.
21 мая 2008 года астрономы объявили, что они впервые засняли на камеру сверхновую в тот момент, когда она взрывалась. Случайно вспышка рентгеновского излучения была замечена при наблюдении за галактикой NGC 2770 , находящейся на расстоянии 88 миллионов световых лет от Земли, и множество телескопов были нацелены в этом направлении как раз вовремя, чтобы запечатлеть то, что было названо SN 2008D . «Это в конечном итоге подтвердило, что большой рентгеновский взрыв ознаменовал рождение сверхновой», - сказала Алисия Содерберг из Принстонского университета .
Одна из многих астрономов-любителей, ищущих сверхновые, Кэролайн Мур , член исследовательской группы обсерватории Пакетта, обнаружила сверхновую SN 2008ha в конце ноября 2008 года. В возрасте 14 лет она была объявлена самым молодым человеком, когда-либо обнаружившим сверхновую. Однако в январе 2011 года 10-летняя Кэтрин Аврора Грей из Канады, как сообщалось, открыла сверхновую, что сделало ее самой молодой из всех, кто когда-либо обнаружил сверхновую. Мистер Грей, ее отец и друг заметили SN 2010lt , сверхновую звезду 17 величины в галактике UGC 3378 в созвездии Камелопардалис , примерно в 240 миллионах световых лет от нас.
В 2009 году исследователи обнаружили нитраты в ледяных кернах Антарктиды на глубинах, соответствующих известным сверхновым в 1006 и 1054 годах нашей эры, а также примерно в 1060 году нашей эры. Нитраты, по-видимому, образовались из оксидов азота, созданных гамма-лучами сверхновых. Этот метод должен быть в состоянии обнаружить сверхновые звезды, появившиеся несколько тысяч лет назад.
15 ноября 2010 года астрономы с помощью рентгеновской обсерватории Чандра НАСА объявили, что, рассматривая остаток SN 1979C в галактике Messier 100 , они обнаружили объект, который может быть молодой 30-летней черной дырой . НАСА также отметило возможность того, что этот объект может быть вращающейся нейтронной звездой, производящей ветер из частиц высокой энергии.
24 августа 2011 года автоматическая съемка Palomar Transient Factory обнаружила новую сверхновую типа Ia ( SN 2011fe ) в галактике Вертушка (M101) вскоре после ее появления . Он находится всего в 21 миллионе световых лет и обнаружен так рано после начала события, что позволит ученым узнать больше о ранних разработках этих типов сверхновых.
16 марта 2012 года в M95 была обнаружена сверхновая типа II , обозначенная как SN 2012aw.
22 января 2014 года студенты обсерватории Лондонского университета заметили взрывающуюся звезду SN 2014J в соседней галактике M82 (Сигарная галактика). Находящаяся на расстоянии около 12 миллионов световых лет сверхновая - одна из ближайших к наблюдению за последние десятилетия.
Через несколько недель после того, как в январе 2018 года в спиральной галактике NGC 2525 взорвалась звезда, космический телескоп Хаббл НАСА сделал последовательные фотографии образовавшейся сверхновой типа 1a , обозначенной как SN 2018gv, в течение почти года .
Будущее
По оценкам, скорость образования сверхновых в галактике размером с Млечный Путь составляет примерно два раза в столетие. Это намного выше, чем фактическая наблюдаемая частота, подразумевая, что часть этих событий была скрыта от Земли межзвездной пылью. Развертывание новых приборов, которые могут наблюдать в широком диапазоне электромагнитного спектра , наряду с детекторами нейтрино , означает, что следующее такое событие почти наверняка будет обнаружено.
Согласно прогнозам, обсерватория Веры К. Рубин обнаружит от трех до четырех миллионов сверхновых в течение своего десятилетнего исследования в широком диапазоне расстояний.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- Хехт, Джефф (19 июня 2006 г.). «Загадочный объект сбивает с толку команду сверхновых» . NewScientist.com . Проверено 17 июля 2009 .