Впервые зарегистрирован синтез кобальта-56 при вспышке сверхновой типа Ia

21 Мар 2014

Линию излучения радиоактивного кобальта-56 от сверхновой SN 2014J зарегистрировали российские астрофизики из Института космических исследований РАН совместно с зарубежными коллегами. Это открытие помогает нам понять, как во Вселенной появились элементы, более тяжелые, чем углерод и кислород. Телеграмма об открытии отправлена 20 марта и опубликована на сайте The Astronomer’s Telegram [1].

Сверхновая SN 2014J находится в галактике М82 на расстоянии в 3,5 мегапарсека от нас. Она относится к типу Ia — такие сверхновые, как предполагается, вспыхивают в результате термоядерного взрыва белого карлика. Сверхновая SN 2014J была зарегистрирована 21 января 2014 года. По предложению астрофизиков, входящих в коллаборацию обсерватории ИНТЕГРАЛ (Европейское космическое агентство, запуск 2002 года ракетой-носителем «Протон»), программа наблюдений обсерватории по экстренной заявке была изменена, чтобы наблюдать за последствиями вспышки. Руководитель этих наблюдений — академик Рашид Сюняев, ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, директора Института астрофизики Общества им. Макса Планка (Германия).

Наблюдения европейского спутника ИНТЕГРАЛ (Европейское космическое агентство, запуск 2002 г. ракетой-носителем «Протон») начались в рамках российской квоты наблюдательного времени примерно через 50 дней после взрыва сверхновой (3–19 марта 2014 г.). Ученые предположили, что примерно в это время можно будет зарегистрировать распад радиоактивного кобальта-56 при его превращении в железо-56.

«Наши оценки подтвердились, именно в это время гамма-фотоны от радиоактивного распада кобальта–56 с энергией 847 кэВ начали эффективно выходить из разлетающегося вещества взорвавшейся звезды», — говорит академик Рашид Сюняев.

Они были зафиксированы гамма–спектрометром SPI обсерватории ИНТЕГРАЛ в виде достаточно узкой линии. Такое излучение в гамма–линии от сверхновых типа Ia зарегистрировано впервые.

Считается, что тяжелые элементы (тяжелее углерода и кислорода) во Вселенной образуются только при взрывах сверхновых, при которых выделяется достаточно энергии, чтобы синтезировать такие элементы и «выбросить» их наружу. Именно сверхновые, обогатившие межзвездную среду кремнием, кальцием, железом, другими элементами этой группы, сделали возможным образование планет земного типа и зарождение жизни.

Несмотря на множество косвенных, прямых подтверждений этой концепции не так много. Одно из наиболее убедительных, в частности, — регистрация оптического, рентгеновского и гамма-излучения от радиоактивного распада кобальта-56 в остатке сверхновой SN1987А (типа II — коллапс массивной звезды), которая вспыхнула в Большом Магеллановом облаке 25 лет назад и стала единственной близкой (160 тысяч световых лет) и яркой сверхновой, наблюдавшейся человечеством за последние 450 лет.

«Нам здорово повезло в 1987 году, когда взорвалась SN 1987А, — рассказывает Рашид Сюняев. — Это случилось почти одновременно с запуском обсерватории РЕНТГЕН на модуле КВАНТ космической станции МИР. В августе 1987 года фотоны гамма–линий радиоактивного распада кобальта–56 после многочисленных рассеяний (и эффекта отдачи) на электронах разлетающейся оболочки звезды стали пробиваться сквозь оболочку и были зафиксированы рентгеновскими детекторами модуля КВАНТ в виде непрерывного рентгеновского спектра на энергиях выше 30 КэВ. Мы смогли измерить тогда количество синтезированных при гибели звезды радиоактивных материалов, составившее две сотых массы Солнца. Удивительно, но похоже, что нам повезло еще раз, теперь со сверхновой типа Ia — «стандартной свечой», которые сыграли ключевую роль в обнаружении ускорения Вселенной из–за наличия темной энергии»

Измерения ИНТЕГРАЛа свидетельствуют о том, что при гибели звезды SN 2014J было синтезировано около 0,7 массы Солнца радиоактивного никеля–56, который уже превратился в радиоактивный кобальт–56, сейчас медленно превращающийся в привычное нам железо.

Обсерватория продолжит наблюдать SN 2014J ещё около пяти недель до конца апреля.

Cheap Nike Air Max

Дополнительная информация: 
  1. Detection of the 847 keV gamma-ray line of radio-active Co56 from the Type Ia Supernova SN2014J in M82 with INTEGRAL. ATel #5992; E. Churazov (IKI, MPA), R. Sunyaev (IKI, MPA), S. Grebenev (IKI), J. Isern (ICE-CSIC/IEEC), P. Jean (IRAP), J. Knodlseder (IRAP), F. Lebrun (APC-CNRS), M. Renaud (LUPM), E. Bravo (UPC), R. Diehl (MPE), E. Kuulkers (ESAC/ESA), on behalf of a larger collaboration / Вернуться
  2. Проект ИНТЕГРАЛ на сайте Европейского космического агентства
  3. Отдел астрофизики высоких энергий ИКИ РАН