Мъглявината Краб (NGC 1952, M1) — остатък от свръхнова и пулсар

Мъглявината Краб (M1) — ярък остатък от свръхнова с мощен пулсар, емисии от гама до радио и уникални данни за експлозии и космически среда на ~6500 св.г.

Мъглявината "Рак" (каталожни обозначения M1, NGC 1952, Taurus A) е известен остатък от свръхнова и типичен пример за „мъглявина с пулсарен вятър“ в съзвездието Телец. Тя е свързана със свръхновата, наблюдавана през 1054 г. от китайски и ислямски астрономи, и е първият астрономически обект, свързан с историческо свидетелство за експлозия на свръхнова. Първите модерни наблюдения са от Джон Бевис през 1731 г., а през 1840 г. Уилям Парсънс (лорд Рос) ѝ дава името "Краб".

Разположение, размери и възраст

Мъглявината се намира на приблизително 6500 светлинни години (≈2 kpc) от Земята. Диаметърът ѝ е около 11 ly (≈3,4 pc). Материята от експлозията се разширява със средна скорост от порядъка на 1500 km в секунда. Понеже свръхновата е станала видима през 1054 г., възрастта на остатъка е почти 1000 години.

Структура и състав

Визуално и във всички дължини на вълните мъглявината показва сложна, нишкова (филаментозна) структура: ярки нишки от йонизиран газ, заобиколени от дифузен, синхротронен фон, излъчван от енергични електрони и магнитни полета. Химическият състав на нишките включва предимно водород и хелий, както и по-тежки елементи (въглерод, кислород, азот, сяра и др.), произведени по време на взрива и в звездата-предшественик.

Пулсарът в центъра

В центъра на мъглявината се намира пулсарът Краб — неутронна звезда (плътно, въртящо се кълбо от неутрони) с диаметър от порядъка на 28–30 км. Пулсарът е мощен източник на енергия: той се върти приблизително 30 пъти в секунда (период ~33 ms) и излъчва импулси от гама-лъчи до радиовълни. Вложената енергия от спирачния въртящ момент (spin-down) поддържа яркото, широкоспектрално излъчване на мъглявината — това е типичен пример за пулсарно захранвана мъглявина (PWN, pulsar wind nebula).

Излъчване и наблюдения

• Крабът е силен източник на радиация във всички диапазони: радио, инфрачервено, оптично, ултравиолет, рентген и гама-лъчи.
• В рентгеновите изображения се виждат вътрешни структури като тор и джетове, свързани с плазмения пулсарен вятър и магнитни полета около пулсара.
• ФилAMENTИТЕ представляват бавноподвижни, по-хладни газови нишки, които показват спектрални линии, използвани за определяне на химичния състав и кинематиката.
• Периодично в гама-обхвата са регистрирани краткотрайни, интензивни флеъри (изблици), които предизвикват интерес към процесите на ускорение на частици в мъглявината.

Историческо и научно значение

Мъглявината "Краб" има ключово значение за астрофизиката и историята на наблюденията:

• Тя е един от малкото остатъци от свръхнова, за които имаме писмени исторически свидетелства (SN 1054), което позволява точно оценяване на възрастта и развитието на експлозията.
• Пулсарът в Краб е един от първите открити и изследвани пулсари, което доведе до развитието на теорията за неутронните звезди и пулсарните ветрове.
• Мъглявината служи като ярък, широкоизползван радиофонтан за изучаване на междупространствената среда: през 1950-те и 1960-те наблюдения на радиовълните от Краб помогнаха при картографирането на короната на Слънцето; по-късно, през 2003 г., затъмнения на рентгеновата емисия от Краб бяха използвани за измерване на дебелината на атмосферата на Сатурновата луна Титан, която блокира рентгеновите лъчи от мъглявината.
• Като първият обект в каталога на Месие, мъглявината е известна и като Месие 1 или M1, каталогизирана още през 1758 г. и широко използвана като „калибратор“ за наблюдателни техники и инструменти.

Местоположение на небето

Крабът е разположен в съзвездието Телец, в близост до ярката звезда Зета Тау (ζ Tauri). Поради своята яркост и богато структуриран вид при различни дължини на вълните, мъглявината е често наблюдавана както от аматьори, така и от професионални обсерватории по целия свят.

Мъглявината „Краб“ остава един от най-важните и интензивно изследвани обекти в съвременната астрофизика — лаборатория за процеси като ускорение на частици, взаимодействие между неутронни звезди и околна среда и продукция на химични елементи при свръхнови.

Произход

Създаването на мъглявината Краб съответства на ярката свръхнова SN 1054, която е регистрирана от китайски астрономи през 1054 г. Самата мъглявина Краб е наблюдавана за първи път през 1731 г. от Джон Бевис. Мъглявината е преоткрита независимо през 1758 г. от Шарл Месие, който наблюдава ярка комета. Месие я каталогизира като първа позиция в своя каталог на кометоподобните обекти. Граф Роуз наблюдава мъглявината в замъка Бирр през 1848 г. и нарича обекта мъглявина "Краб", тъй като рисунката, която прави, прилича на рак.

В началото на 20-ти век анализът на ранни снимки на мъглявината, направени в разстояние на няколко години, показва, че тя се разширява. Проследяването на разширяването назад показа, че мъглявината трябва да е станала видима за Земята преди около 900 години. Историческите данни разкриват, че през 1054 г. китайски астрономи са регистрирали в същата част на небето нова звезда, достатъчно ярка, за да се вижда през деня. Като се има предвид голямото ѝ разстояние, наблюдаваната от китайците дневна "звезда-гост" е могла да бъде само свръхнова - масивна, експлодираща звезда, която е изчерпала запасите си от енергия от ядрен синтез и се е сринала в себе си.

Неотдавнашен анализ на исторически данни установи, че свръхновата, която е създала мъглявината Краб, вероятно се е появила през април или началото на май, като до юли е достигнала максималната си яркост от видима звездна величина между -7 и -4,5 (по-ярка от всичко на нощното небе с изключение на Луната). Свръхновата е била видима с невъоръжено око около две години след първото ѝ наблюдение. Благодарение на записаните наблюдения на далекоизточни и близкоизточни астрономи от 1054 г. мъглявината Краб става първият астрономически обект, за който се признава, че е свързан с експлозия на свръхнова.

Възпроизвеждане на медии Видеоклип за мъглявината Рак от НАСА

Въпроси и отговори

В: Какво представлява мъглявината Краб?

Въпрос: На какво разстояние от Земята се намира мъглявината Краб?

В: Какво се намира в центъра на мъглявината?

Въпрос: Кой е дал името ѝ?

В: Към коя част на нашата галактика принадлежи?

В: Колко бързо се разширява?

В: Кои са някои от начините, по които учените са използвали наблюденията на този обект за изследователски цели?

Търсене по буква