Чтение онлайн

Давайте взглянем теперь на остаток сверхновой Кассиопея-А, находящейся в созвездии Кассиопии. В радиодиапазоне это самый яркий и светящийся остаток сверхновой в Галактике. В отличие от Крабовидной туманности, лежащей в направлении галактического антицентра, Кассиопея-А расположена вдоль экватора Млечного Пути, примерно в 68 градусах дуги от галактического антицентра (см. рис 10.5). Следовательно, Кассиопея-А — самый лучший объект для поиска доказательств присутствия ударной сверхволны. То есть, с нашей точки зрения, сверхволна приближалась бы к Кассиопее-А поперек нашему лучу зрения.

Интересно, что на карте изофот Кассиопеи-А, рисунок 10.8, самой светящейся стороной остатка сверхновой является западная (правая сторона), которая обращена и к галактическому центру и принимает на себя всю полноту удара сверхволны. Самой же тусклой стороной является восточная (левая), защищенная этим космическим ветром. Судя по рентгеновским изображениям Кассиопеи-А, например рисунок 10.9, распределение яркости здесь такое же асимметричное.

Рис. 10.8. Изофоты Кассиопеи-А, сделанные на радиочастоте 2,695 мегагерца. Каждый изофот соответствует антенной температуре 1200 К. Крестик посередине — это центр взрыва сверхновой. Пунктирная изогнутая линия показывает, какую форму принял фронт ударной волны после столкновения со сверхволной, обозначенной стрелками. 2. Прямое восхождение, в секундах. 3. Склонение. 4. Сверхволна. 5. Дугообразный фронт ударной волны. 12. «А». 13. «В». 14. «С»

Как и Крабовидная туманность, Кассиопея-А нуждается в постоянном поступлении космических лучей, иначе не объяснить огромную мощность энергии ее рентгеновского излучения; однако внутри либо рядом с этим остатком сверхновой нет пульсара или нейтронной звезды. Ряд астрономов высказали предположение, что источником излучения Кассиопеи-А служит ее собственная кинетическая энергия. По их мнению, расширяющаяся оболочка, продвигаясь в окружающую межзвездную газовую среду, ускоряет ионы находящихся впереди электронов до скорости света Однако данная теория не позволяет ответить на вопрос, почему у Кассиопеи-А такая яркая западная сторона, ведь для проникновения лучей здесь мало осколков остатка сверхновой. Эта загадка перестает быть таковой, когда понимаешь, что повышенное излучение исходит со стороны остатка, обращенной против ветра, к галактическому центру. Именно здесь космические лучи сверхволны сталкивались бы с непроницаемой намагниченной плазмой оболочки.

Рис. 10.9. Карта интенсивности рентгеновского излучения высокой энергии от Кассиопии-А, сделанная на спутниковой обсерватории

Сверхволновая теория позволяет объяснить и то, почему данная излучающая область со стороны против ветра смещена наружу, и придает остатку несимметричный вид. Особенно это заметно на рисунке 10.8. Крест в центре — это место, где произошла вспышка сверхновой. (Оно было установлено по движению волокон остатка сверхновой.). Из этой точки была проведена дуга, показывающая протяженность внешнего края оболочки. Однако обращенные на запад пики излучения оказались, как показывает вторая наложенная дуга, смещены правее. Данное направленное на запад излучение является, вероятно, синхротронным излучением, испускаемым космическими лучами сверхволны, захваченными дугообразным фронтом ударной волны, расположенным в нескольких световых годах от обращенной к ветру стороны остатка сверхновой. Этот фронт ударной волны походил бы, только был бы больше, на дугообразный фронт, образованный сверхволной вокруг нашей Солнечной системы. Межзвездные газы и магнитные поля, сжатые в этой области фронта ударной волны, весьма успешно захватывали бы испускающие синхротронное излучение космические лучи сверхволны, что и объясняет смещение в правую сторону.

Даже не догадываясь о том, что поток галактических космических лучей может сталкиваться с Кассиопеей-А, радиоастрономы сперва думали, что остаток сверхновой потому так перекошен, что с правой стороны он быстрее расширялся и поэтому продвинулся дальше, возможно, из-за того, что здесь межзвездная среда оказывала меньшее сопротивление. Впрочем, даже если бы это было так, то и тогда количество ускоренных электронов и объем испускаемого синхротронного излучения на этой стороне были бы меньше, а это противоречит данным наблюдений. Сверхволновая же теория предлагает более понятное и внутренне последовательное объяснение.

Также наличием электронов ударных космических лучей можно объяснить и стремительное движение «радиоузлов», локализованных областей повышенного радиоизлучения, показанных на рисунке 10.8. Судя по изображениям остатка сверхновой, сделанным в диапазоне радиоволн с промежутком в несколько лет, эти узлы двигаются в произвольных направлениях со скоростью от нескольких тысяч до 9000 километров в секунду (3 процента от скорости света). В других остатках сверхновых ничего подобного не наблюдается. Если бы о Кассиопее-А сняли фильм, используя эффект ускоренного движения, то ее поверхность напоминала бы бурлящую в горшке кашу. Подобное движение свидетельствует о бурных процессах, обусловленных потоком сверхволны в дугообразном фронте ударной волны.

Для астрономов была непонятна и природа энергетического источника трех оптически светящихся газовых волокон, находящихся южнее остатка и обозначенных на рисунке 10.8 буквами «А», «В» и «С». Что касается остальных светящихся газовых волокон остатка сверхновой, двигающихся со скоростью до 8500 километров в секунду, то астрономы предположили, что источник энергии заключен в собственном движении волокон, их кинетическая энергия при прохождении через межзвездную среду превращается в тепло. Однако три южных волокна лежат вне радиоизлучающей оболочки остатка и почти не перемещаются, поэтому движение не может являться источником их энергии. Эта загадка, как и остальные, перестает быть таковой, когда понимаешь, что их возбуждают космические частицы ударной сверхволны. Данное объяснение позволяет ответить на вопрос, почему данные волокна расположены вдоль южного удлинения дугообразного фронта ударной волны остатка.

В конце данного раздела следует сказать несколько слов о нескольких необычных радиоисточниках, расположенных рядом с горизонтом событий сверхволны, прошедшей 14 200 лет назад, но не являющихся, видимо, остатками сверхновой. Один из них — это G70,7+1,2, радиоизлучающая оболочка диаметром 1,5 световых года, лежащая примерно в 15 000 световых лет на галактической долготе 70,7 градуса (см. рис 10.5). Его поверхность необычайно ярка, ярче лишь Кассиопея-A и Крабовидная туманность. Когда в 1984 году она была открыта, оказалось, что ее спектр радиоизлучения нетепловой, то есть излучение испускают космические лучи, а не нагретый газ. Поэтому данный объект сначала отнесли к разряду остатков сверхновой{287}. Впрочем, в 1989 году другая группа астрономов поставила под сомнение его принадлежность к этой категории, обратив внимание на то, что у данной радиоизлучающей оболочки нет признаков высокоскоростного расширения, характерного для остатков сверхновых{288}. Также они установили, что данная оболочка расположена в центре плохо видимой звезды и, в свою очередь, окружена плотным облаком молекулярного газа, которое, произойди здесь вспышка сверхновой, было бы разогнано или разрушено. Они думали, что радиооболочка получила энергию в результате взрыва новой — центральной звезды. Однако из-за проблематичного характера такого объяснения они все же были вынуждены признать, что физическая природа данного источника осталась нераскрытой. Впрочем, эта загадка легко разрешима, но только тогда, когда понимаешь, что на радиооболочку названной выше звезды обрушивается поток галактических космических частиц, имеющих отношение к упомянутой сверхволне.

Туманность NGC 281, находящаяся на расстоянии примерно 7000 световых лет на галактической долготе 123 градуса, также лежит вблизи горизонта событий 14 200-летней давности. Она тоже расположена в центре звезды и испускает значительное количество радиоизлучения{289}. Астрономы установили, что газы этой туманности ионизованы. Исключение составляет широкий хвост молекулярного водородного газа, тянущийся к одной из сторон. Интересно то, что он тянется со стороны, подветренной для приближающейся сверхволны.

СПОСОБНЫ ЛИ СВЕРХВОЛНЫ

ПОРОЖДАТЬ ВСПЫШКИ СВЕРХНОВЫХ?

Зная местонахождение, расстояние и возраст остатка сверхновой, можно определить, горизонт событий какой волны находился в ее районе, когда произошел взрыв звезды, приведший к образованию сверхновой. Так мы можем узнать, что появление сверхновой Крабовидная туманность должно было совпасть со сверхволной, прошедшей мимо нас 14 000±60 лет назад, Кассиопеи-А — 14 670±500 лет назад, а Тихо —13 650±500 лет назад. Учитывая недостоверность указанных дат, можно сказать, что причиной вспышек всех этих трех новых стал один и тот же горизонт событий сверхволны. Судя по среднему значению этих дат, особенно мощная сверхволна должна была пройти мимо Земли приблизительно 14 100±600 лет назад (таблица 10.1). Кстати, запись бериллия-10 в керне полярного льда показывает, что воздействие космических лучей на Землю достигло своего максимума примерно 14 150 лет назад (рис. 3.8).