Як блискуча кругла прикраса, залишок наднової Кассіопеї A (Cas A) виблискує на новому зображенні, зробленому космічним телескопом NASA/ESA/CSA Джеймса Вебба. Однак на сцені не все спокійно.
Камера NIRCam (камера ближнього інфрачервоного діапазону) Вебба показує дуже сильний вибух із роздільною здатністю, яка раніше була недоступною для цих довжин хвиль. Це зображення із високою роздільною здатністю розкриває складні деталі розширюваної оболонки матеріалу, що врізається в газ, який виділяє зірка перед тим, як вибухнути.
Cas A є одними із найкраще вивчених залишків наднової у всьому космосі. Протягом багатьох років наземні та космічні обсерваторії, включаючи космічний телескоп NASA/ESA Hubble, спільно зібрали багатохвильову картину пошарпаних останків об’єкта.
Однак тепер астрономи вступили в нову еру у вивченні Cas A. У квітні 2023 року MIRI (Mid-Infrared Instrument) Вебба розпочав цю історію, виявивши нові та несподівані особливості у внутрішній оболонці залишку наднової. Але багато з цих особливостей невидимі на новому зображенні NIRCam, і астрономи досліджують, чому це так.
Інфрачервоне світло невидиме для наших очей, тому процесори зображень і вчені представляють ці довжини хвиль світла видимими кольорами. На цьому останньому зображенні Cas A кольори були призначені різним фільтрам NIRCam, і кожен із цих кольорів натякає на різну активність, що відбувається всередині об’єкта.
На перший погляд зображення NIRCam може здатися менш барвистим, ніж зображення MIRI. Однак це не означає, що інформації менше: вона просто зводиться до довжин хвиль, на яких матеріал в об’єкті випромінює світло.
Найпомітніші кольори на останньому зображенні Вебба — це згустки яскраво-помаранчевого та світло-рожевого кольорів, які утворюють внутрішню оболонку залишку наднової. Гострий погляд Вебба може виявити найдрібніші вузлики газу, що складаються з сірки, кисню, аргону та неону, від самої зірки. У цьому газі міститься суміш пилу та молекул, які згодом увійдуть до нових зірок і планетних систем. Деякі нитки сміття надто крихітні, щоб їх можна було розрізнити навіть Веббом, а це означає, що вони мають розмір приблизно 16 мільярдів кілометрів або менше (приблизно 100 астрономічних одиниць). Для порівняння, вся Cas A охоплює 10 світлових років, або приблизно 96 трильйонів км.
Порівнюючи нове зображення Cas A у ближньому інфрачервоному діапазоні, зроблене Веббом, із зображенням у середньому інфрачервоному діапазоні, його внутрішня порожнина та зовнішня оболонка дивовижно позбавлені кольору. Окраїни основної внутрішньої оболонки, які виглядали як темно-помаранчеві та червоні на зображенні MIRI, тепер виглядають як дим від багаття. Це позначає місце, де вибухова хвиля наднової врізається в навколишній навколозоряний матеріал. Пил у навколозоряному матеріалі занадто холодний, щоб бути виявлений безпосередньо в ближньому інфрачервоному діапазоні, але світиться в середньому інфрачервоному діапазоні.
Дослідники прийшли до висновку, що білий колір — це світло від синхротронного випромінювання, яке випромінюється по всьому електромагнітному спектру, включаючи ближню інфрачервону область. Його створюють заряджені частинки, що рухаються на надзвичайно високих швидкостях і обертаються по спіралі навколо ліній магнітного поля. Синхротронне випромінювання також видно в бульбашкоподібних оболонках у нижній половині внутрішньої порожнини.
Також не видно в ближньому інфрачервоному діапазоні петлю зеленого світла в центральній порожнині Cas A, яка світилася в середньому інфрачервоному світлі, яку дослідницька група відповідно назвала «Зеленим монстром». Дослідники назвали цю функцію «важкою для розуміння» під час першого огляду.
Хоча «зелений» колір Зеленого монстра не видно в NIRCam, те, що залишилося в ближньому інфрачервоному діапазоні в цій області, може дати розуміння загадкової особливості. Круглі отвори, видимі на зображенні MIRI, слабо виділені білим і фіолетовим випромінюванням на зображенні NIRCam — це означає іонізований газ. Дослідники вважають, що це пов’язано з тим, що уламки наднової зірки проштовхуються та формують газ, який залишився після вибуху зірки.
Залишок наднової Cas A розташований на відстані 11 000 світлових років від нас у сузір’ї Кассіопеї. З нашої точки зору, він вибухнув приблизно 340 років тому.
