Кассиопея А в 3D

Новость от телескопа Чандра.
6 января 2009 года

Впервые создана мультиволновая, трехмерная реконструкция остатков сверхновой Кассиопея А!

Эта замечательная визуализация использует снимки в рентгеновских лучах от телескопа Чандра, в инфракрасных - от Спитцера и в оптических - от 4-х метрового телескопа NOAO на горе Китт Пик и 2.4-метрового телескопа MIT.

В этой визуализации зеленым цветом отмечено железо, наблюдаемое в основном в рентгеновском диапазоне, желтым - комбинация аргона и кремния в рентгеновских, оптических и в инфракрасных лучах - включая потоки кремния - плюс внешний "мусор", видимый в оптическом. Наконец, синий обозначает внешнюю взрывную волну, что видно в рентгеновских лучах.

Большинство показанного материала, который начинается как представление художником нейтронной звезды, обнаруженной телескопом Чандра, - это осколки взрыва, нагретые волной, движущейся внутрь. Внутренние области, видимые в цветах от красного к желтому/оранжевому, еще не подверглись действию этой волны и, поэтому, еще не нагрелись. Об этом нетронутом материале знали потому, что он поглощает фоновое радиоизлучение, но только недавно Спитцер явно установил его присутствие путем исследований в инфракрасном диапазоне. Синяя область составлена из газа, окружающего взрыв, нагретого его ударной волной, как ясно видно на изображениях, полученных телескопом Чандра.

Для создания этой визуализации, ученые использовали хорошо известное явление - эффект Допплера - и также новую технологию, которая была позаимствована у медиков. Когда созданный сверхновой элементы - такие, как железо, кремний и аргон - нагревались, они начали излучать свет на определенных длинах волн. Длина волны света от материала движущегося по направлению к наблюдателю, будет укорачиваться, в то время как материала, движущегося от наблюдателя - удлиняться. Поскольку величина смещения волн зависит от скорости движения, мы можем определить, насколько быстро движется тот или иной осколок в любом направлении. Вследствие того, что Кассиопея А является результатом взрыва, звездные осколки расширяются по радиусу от центра взрыва. Используя простую геометрию, ученые смогли построить трехмерную модель из всей этой информации. Для этого в рамках проекта Астрономическая Медицина в Гарварде модернизировали программу под названием 3-D Slicer. Для пролета через модель использовали коммерческое программное обеспечение.

Синие волокна, определяющие ударную волну, не могут быть картографированы по эффекту Допплера, потому что они излучают другой тип света - синхротронное излучение - которое излучает свет не в виде дискретных длин волн, а как широкий спектр. Синие волокна, изображенные в модели - это только представление реальных волокон, наблюдаемых в ударной волне.

Визуализация показывает, что есть два главных компонента этого остатка сверхновой: сферический - во внешних частях остатка и уплощенный (дискообразный) - во внутренней области. Сферический компонент состоит из внешнего слоя взорвавшейся звезды, возможно, состоящий из гелия и кремния. Эти слои ворвались в окружающий диффузный газ при взрыве. Плоский компонент - тот, что астрономы не смогли перенести в трехмерную модель до наблюдений Спитцера - это внутренние слои звезды. Он состоит из различных тяжелых элементов, таких, как кислород, неон, кремний, сера, аргон и железо. Не все из этих элементов показаны в данной визуализации.

Высокоскоростные султаны или реактивные струи этого материала вырываются из взрыва в упомянутый выше дископодобный компонент. Кремниевые султаны видны на северо-востоке и юго-западе, а железные - на юго-востоке и севере. Эти реактивные струи уже были известны, для них проводились измерения допплеровского смещения скорости, но их ориентация и положение по отношению к остальным осколкам до этого времени не измерялись.

Новый взгляд на структуру Кассиопеи А, полученный путем этой визуализации, очень важен для астрономов, занимающихся моделями взрывов сверхновых. Теперь они могут считать, что внешние слои звезды при взрыве сбрасываются в виде сферы, а внутренние - как диск, с многочисленными реактивными струями по многим направлениям.

Комментарий д-ра Майкла: по степени известности в астрономическом мире Кассиопея А - Кас А- один из самых "раскрученных" объектов, предоставляющий целый букет разнообразных излучений - от рентгеновских до радиоволн. Казалось, что найти что-то новое здесь уже невозможно, но прогресс не стоит на месте. Недалек тот день, когда мы сможем сформировать библиотеку трехмерных изображений любых объектов Вселенной. Во всяком случае, накопленные гигабайты и наличие мощного программного обеспечения просто не оставляют нам выбора. Так и представляешь себе виртуальное путешествие по трехмерной Вселенной с посещением Кас-А, Туманности Ориона, Эты Киля и Туманности Тарантул, М13...

P.S. Анимацию на свой сайт получить не удалось, используйте ссылку наверху новости, чтобы попасть на оригинал и посмотреть, как оно крутится на самом деле)