Крабовая туманность – Мессье 1

Координаты: 05ч 34м 31.95с, +22° 00′ 52.1″

У этого термина существуют и другие значения, см. М 1.

Запрос «SN 1054» перенаправляется сюда. На эту тему нужно создать отдельную статью (см. иноязычные аналоги)

.

Крабови́дная тума́нность

( 1, NGC 1952, Taurus A) — газообразная туманность в созвездии Тельца, являющаяся остатком сверхновой SN 1054 и плерионом[1].

Туманность первым наблюдал Джон Бевис в 1731 году. Она стала первым астрономическим объектом, отождествлённым с историческим взрывом сверхновой, записанным китайскими и арабскими астрономами в 1054 году. Расположенная на расстоянии около 6500 световых лет (2 к) от Земли, туманность имеет диаметр в 11 световых лет (3,4 пк) и расширяется со скоростью около 1500 километров в секунду.

В центре туманности находится пульсар «Crab Pulsar» (нейтронная звезда), 28—30 км в диаметре, который испускает импульсы излучения от гамма-лучей до радиоволн. В рентгеновском и гамма-диапазоне излучения свыше 30 к этот пульсар является сильнейшим постоянным источником подобного излучения в нашей галактике.

Туманность выступает в качестве источника излучения для изучения небесных тел, которые заслоняют её. В 1950-х и 1960-х годах излучение наблюдалось сквозь солнечную корону при исследовании сверхкороны, также в 2003 году измеряли толщину атмосферы спутника Сатурна — Титана по тому, как он блокировал рентгеновские лучи от туманности.

История открытия[ | ]

Туманность является остатками сверхновой, взрыв которой наблюдался, согласно записям арабских и китайских астрономов, 4 июля 1054 года. Вспышка была видна на протяжении 23 дней невооружённым глазом даже в дневное время.

Впервые была открыта Джоном Бевисом в 1731 году, затем переоткрыта Мессье в 1758 году.

Крабовидная туманность получила своё название от рисунка астронома Уильяма Парсонса, использовавшего 36-дюймовый телескоп в 1844 году. В этом наброске туманность очень напоминала краба (возможно, мечехвоста, не относящегося к ракообразным, английское тривиальное название которого horseshoe crab — краб-подкова). При повторном наблюдении туманности в 1848 году с помощью нового 72-дюймового телескопа Парсонс нарисовал более точный рисунок, однако название «Крабовидная туманность» осталось.

Туманность также называется Messier 1 или M 1, как первый объект Мессье, каталогизированный в 1758 году.

• M 1 в созвездии Телец Прямое восхождение: 05ч 34м 30,95с Склонение: +22° 00′ 52,1″
• Рисунок Уильяма Парсонса
• Мечехвост

Праздничный снимок Южной крабовидной туманности ко дню рождения «Хаббла»

24 апреля исполнится 29 лет с момента запуска телескопа «Хаббл». К этому событию команда «Хаббла», по традиции, опубликовала изображение, недавно полученное телескопом. На нем запечатлена Южная крабовидная туманность, силуэт которой напоминает краба или песочные часы. Свой первый снимок этой туманности, образованной двойной системой звезд, «Хаббл» сделал двадцать лет назад.

24 апреля 1990 года на космическом шаттле «Discovery» был запущен космический телескоп «Хаббл», который помог взглянуть на Вселенную по-другому, перевернуть наше представление о ней. Изображения с телескопа впечатляют как с научной, так и с эстетической точки зрения.

Каждый год телескоп посвящает небольшую часть своего драгоценного времени особому «праздничному» изображению: он фокусируется на съемке особенно красивых и значимых объектов. В этом году им стала Южная крабовидная туманность (не путать с другой, Крабовидной туманностью, которая находится в северном полушарии неба, в созвездии Тельца).

Эта своеобразная туманность, которая напоминает краба или песочные часы, расположена в созвездии Центавра в южном полушарии. Она была создана взаимодействием пары звезд в ее центре. Неравная пара состоит из красного гиганта и белого карлика. Красный гигант теряет вещество внешнего слоя на последнем этапе своей жизни, постепенно превращаясь в белового карлика. Некоторое количество выброшенного материала красного гиганта привлекает сила тяжести его спутника.

Когда достаточное количество этого вещества притягивается к белому карлику, он также выталкивает материал наружу – в результате создаются структуры, которые мы видим в туманности. В конце концов, красный великан закончит сбрасывать свои внешние слои и перестанет «кормить» своего спутника, белого карлика.

Впервые объект был описан в 1967 году – и больше двадцати лет считалось, что он является обычной звездой: до 1989 года, когда ученые наблюдали за ним с помощью телескопов в Обсерватории La Silla Европейской южной обсерватории. Полученное изображение показало расширенную туманность в форме краба, образованную симметричными «пузырями» газа и пыли.

Эти наблюдения показали только внешние песочные часы, исходящие из яркой центральной области. Что же происходило в эпицентре событий, в месте соединения половинок часов, стало понятно только благодаря «Хабблу». Он наблюдал за туманностью в 1998 году, а в 1999 был обнародован его снимок, на котором видны внутренние структуры Южной Крабовидной туманности. Символично, что спустя двадцать лет телескоп снова направил на нее свое зеркало.

[Фото: NASA, ESA, and STScI]

Физические характеристики[ | ]

Крабовидная туманность в инфракрасном диапазоне (космический телескоп Спитцер) Снимок космического телескопа Хаббл небольшой области в Крабовидной туманности, показывающий неустойчивости Рэлея — Тейлора в сложной волокнистой структуре.

Масса[ | ]

Расчёт общей массы туманности имеет важное значение для оценки массы звезды-прародительницы сверхновой. Количество вещества, содержащееся в волокнах Крабовидной туманности (выброс масс ионизованного и нейтрального газа; в основном гелия), оценено в 4,6 ± 1,8 M☉.

Гелийсодержащий тор[ | ]

Одной из многих составляющих (или аномалий) Крабовидной туманности является гелийсодержащий тор, который виден как полоса с востока на запад, пересекающая область пульсара. Тор составляет около 25 % от всего видимого выброса и содержит около 95 % гелия. Правдоподобного объяснения структуры тора пока ещё нет.

Центральная звезда

В центре туманности находится пульсар PSR B0531+21, являющийся нейтронной звездой, оставшейся после взрыва сверхновой, его диаметр около 25 км. Пульсар был открыт в 1968 году; это было первое наблюдение, связывающее останки сверхновой и пульсары и послужившее основой для предположения, что пульсары являются нейтронными звёздами. Пульсар Краба вращается вокруг своей оси, совершая 30 оборотов в секунду.

Излучение пульсара также регистрируется в электромагнитном спектре, начиная от радиодиапазона и заканчивая γ-излучением.

• Крабовидная туманность. Это изображение получено путём совмещения данных оптического диапазона (красный) с телескопа Хаббл и рентгеновских изображений с телескопа Чандра (синий).
• Воспроизвести медиафайл

  Данные орбитальной обсерватории показывают неожиданные изменения в рентгеновском излучении Крабовидной туманности, вероятно связанные с окружающей средой вокруг центральной нейтронной звезды.

• Воспроизвести медиафайл

  Ферми (гамма-телескоп NASA) зафиксировал гамма-вспышки в Крабовидной туманности.

Центральная звезда[ | ]

Основная статья: PSR B0531+21

В центре туманности находится пульсар PSR B0531+21, являющийся нейтронной звездой, оставшейся после взрыва сверхновой, его диаметр около 25 км. Пульсар был открыт в 1968 году; это было первое наблюдение, связывающее останки сверхновой и пульсары и послужившее основой для предположения, что пульсары являются нейтронными звёздами. Пульсар Краба вращается вокруг своей оси, совершая 30 оборотов в секунду.

Излучение пульсара также регистрируется в электромагнитном спектре, начиная от радиодиапазона и заканчивая γ-излучением.

• Крабовидная туманность. Это изображение получено путём совмещения данных оптического диапазона (красный) с телескопа Хаббл и рентгеновских изображений с телескопа Чандра (синий).
• Воспроизвести медиафайл

  Данные орбитальной обсерватории показывают неожиданные изменения в рентгеновском излучении Крабовидной туманности, вероятно связанные с окружающей средой вокруг центральной нейтронной звезды.

• Воспроизвести медиафайл

  Ферми (гамма-телескоп NASA) зафиксировал гамма-вспышки в Крабовидной туманности.

Крабовидная туманность начала угасать

Крабовидная туманность, считавшаяся постоянным источником рентгеновского излучения, угасает. Вполне возможно, откалиброванные по Крабу телескопы все последние годы выдавали данные с ошибками.

Крабовидная туманность — остаток небесного катаклизма, который земляне наблюдали почти тысячу лет назад, — снова привлекла внимание астрономов.

Сверхновая, из которой родилась Крабовидная туманность, согласно записям арабских и китайских астрономов, вспыхнула на земном небе 4 июля 1054 года. Вспышка была видна три недели невооруженным глазом даже днем. Сегодня на ее месте видна туманность, которую благодаря астроному XIX века Уильяму Парсонсу стали называть Крабовидной. Объект находится в 6,5 тысячах световых лет от Земли в созвездии Тельца.

В 1968 году ученые обнаружили в центре туманности радиопульсар PSR B0531+21 – нейтронную звезду диаметром в 20 километров, оставшуюся на месте взрыва сверхновой. Из туманности исходит мощный поток синхротронного радиоизлучения, а также рентгеновских лучей. Последние возникают из-за ускоренного движения высокэнергичных электронов в сильном магнитном поле пульсара.

Наблюдения Краба в рентгеновском диапазоне сыграли важную роль в астрономии. Дело в том, что долгое время плотность потока излучения была постоянной – это позволило использовать объект как калибровочный источник. По излучению Краба калибровали вводимые в эксплуатацию новые рентгеновские телескопы, а в милликрабах измеряли яркость других объектов. «40 лет большинство астрономов воспринимали Краб как стандартную свечу. Сегодня мы впервые поняли, что эта свеча мерцает», — пояснил Колин Уилсон-Ходж, автор работы, представленной на встрече Американского астрономического общества.

Свеча замерцала

Впервые ослабление излучения заметили астрономы из университета Луизианы, анализируя данные с телескопа Fermi. С августа 2008 по июль 2010 года наблюдалось ровное падение плотности потока рентгеновского излучения в диапазоне 12-500 тысяч электрон-вольт. Чтобы усомниться в стабильности такого «серьезного» источника, как Крабовидная туманность, ученым пришлось проверять наблюдения на разных телескопах. За Крабом следили с находящихся ныне на орбите аппаратов Rossi, Swift и INTEGRAL. Проверка подтвердила, что в названном диапазоне энергий Краб потускнел на 7%. А с 1999 по 2008 год туманность несколько раз становилась то ярче, то тусклее в пределах 3,5%.

Теперь ученые гадают, стоит ли перекалибровывать недавно введенные в строй телескопы и можно ли доверять последним открытиям в рентгеновской астрономии, опиравшимся на Краб как на стандартную свечу.

По мнению астрономов, за долговременное снижение активности Краба в рентгеновском диапазоне отвечают процессы, протекающие в центральной области шириной в один световой год. «Эта область заполнена магнитным полем пульсара, которое, как мы полагаем, неустойчиво. Изменения в рентгене могут быть связаны с перестройкой этого поля, однако где именно это происходит, пока не понятно», — пояснил соавтор исследования Роджер Бландфорд.

Теперь ученые намерены более детально изучить происходящие в Крабе процессы, направив на него уже существующие и запустив новые орбитальные телескопы.

Наблюдение[ | ]

«Крабовидная туманность», в виде продолговатого диффузного пятна доступна для наблюдений в самые скромные любительские телескопы и даже бинокли. Различить структуру (волокна, клочковатость) можно лишь при наблюдениях в телескопы с апертурой от 350 мм, но и в этом случае её детализация далека от того, что обычно изображено на фотографиях.

Так называемые «дипскай»-фильтры (UHC, OIII, H-β) не помогают контрастировать изображение. Фильтры для борьбы с засветкой неба от городов (LPR и ему подобные) могут немного улучшить контраст «Крабовидной туманности» в пригородной зоне.

Крабовидная туманность в рентгеновском диапазоне

Соседи по небу из каталога Мессье[ | ]

Воспроизвести медиафайл

Видео NASA о Крабовидной туманности

• М35 — (к востоку в созвездии Близнецов), рассеянное скопление;
• М45 — «Плеяды» (к западу, также в созвездии Тельца);
• М36, М37, М38 — (к северу, в созвездии Возничего) яркие рассеянные скопления;
• М78, М42, М43 — (к югу, в созвездии Ориона) яркие диффузные туманности

Калибровка[ | ]

Крабовидная туманность долгое время использовалась для калибровки в рентгеновской и гамма-астрономии по причине яркости в рентгеновском и гамма-диапазонах, а также необычного для пульсаров постоянства плотности потока энергии туманности. В связи с этим в рентгеновской и гамма-астрономии даже получили распространение единицы измерения плотности потока «Crab» и «milliCrab».

Однако в настоящее время статус калибровочного источника Крабовидной туманностью утрачен[2]. Это произошло почти одновременно в обоих диапазонах: в рентгеновской астрономии сразу несколькими телескопами зарегистрировано сильное падение интенсивности (около 7 % за срок менее 3 лет), а в гамма-астрономии, напротив, зарегистрированы сильные вспышки. Первая вспышка была зарегистрирована в сентябре 2010 года[комм. 1].

Новые данные потребовали пересмотра моделей источника и механизмов ускорения частиц в нём.

Строго периодичный сигнал, излучаемый пульсаром, используется для проверки временны́х интервалов в рентгеновских детекторах.

История открытия

Туманность является остатками сверхновой, взрыв которой наблюдался, согласно записям арабских и китайских астрономов, 4 июля 1054 года. Вспышка была видна на протяжении 23 дней невооружённым глазом даже в дневное время.

Впервые была открыта Джоном Бевисом в 1731 году, затем переоткрыта Мессье в 1758 году.

Крабовидная туманность получила своё название от рисунка астронома Уильяма Парсонса, использовавшего 36-дюймовый телескоп в 1844 году. В этом наброске туманность очень напоминала краба (возможно, мечехвоста, не относящегося к ракообразным, английское тривиальное название которого horseshoe crab — краб-подкова). При повторном наблюдении туманности в 1848 году с помощью нового 72-дюймового телескопа Парсонс нарисовал более точный рисунок, однако название «Крабовидная туманность» осталось.

Туманность также называется Messier 1 или M 1, как первый объект Мессье, каталогизированный в 1758 году.

• M 1 в созвездии Телец Прямое восхождение: 05ч 34м 30,95с Склонение: +22° 00′ 52,1″
• Рисунок Уильяма Парсонса
• Мечехвост

Примечания[ | ]

Комментарии

1. хотя в дальнейшем в результате анализа уже имеющихся данных были обнаружены более ранние вспышки в октябре 2007 и феврале 2009 года, а о возможной вспышке в Крабовидной туманности в области сверхвысоких энергий более чем за 20 лет до этого свидетельствовали результаты наблюдений черенковских телескопов.

Источники

1. * Plerion — (Astronomy): Definition (неопр.)
   (недоступная ссылка —
   история
   ).
2. ЛИДВАНСКИЙ А.С.
   О ВСПЫШЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ КРАБОВИДНОЙ ТУМАННОСТИ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННОЙ УСТАНОВКАМИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ШАЛ // ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ : журнал. — 2013. — Т. 77, № 11. — С. 1617—1619. — ISSN 0367-6765.

Литература[ | ]

• Понятов, Алексей.
  Загадочная // Наука и жизнь. — 2020. — № 4. — С. 26—36.
• Journal of Astronomy, part 9, chapter 56 of Sung History (Sung Shih)
  first printing, 1340. (Facsimile on the frontispiece of Misner, Thorne, Wheeler
  Gravitation
  , 1973.)
• Lyne, A. G. & Graham-Smith F.
  Pulsar astronomy, Cambridge University Press, 1998
• Manchester R. & Taylor J.
  Pulsars, Freeman, 1977.
• Mitton, S.
  The Crab Nebula, Charles Schribner’s Sons, 1978.
• Ruderman, Malvin A.
  Highlights of Modern Astrophysics: Old and New Neutron Stars, pp. 21-44. ISBN 0-471-82421-6, Stuart L. Shapiro and Saul A. Teukolsky. 1986.