Krabja miglājs (M1, NGC 1952) — SN 1054 supernovas paliekas ar pulsaru
Krabja miglājs (M1, NGC 1952) — SN 1054 supernovas paliekas ar rotējošu pulsaru. Vēsturisks astronomijas objekts, paplašināšanās, unikāli novērojumi un zinātniskie atklājumi.
Krabja miglāja (kataloga apzīmējumi M1, NGC 1952, Taurus A) ir supernovas paliekas un "pulsara vēja miglāja" Tauru zvaigznājā. To pirmo reizi novēroja Džons Bevis 1731. gadā; šīs miglājas izcelsmei atbilst spožs supernovas uzliesmojums, ko 1054. gadā reģistrēja ķīniešu un islāma astronomi (notikums, ko parasti dēvē par SN 1054). Astronoms Viljams Pārsonss 1840. gadā miglājai deva pašreizējo nosaukumu.
Attālums, izmēri un paplašināšanās
Miglāja atrodas aptuveni 6500 gaismas gadu (2 kpc) attālumā no Zemes. Tās diametrs ir aptuveni 11 ly (3,4 pc), un tā paplašinās ar vidējo ātrumu aptuveni 1500 kilometru sekundē. No atlikumiem redzamas tīklveida filamenti — izplešamā supernovas izvemtā viela — kuri satur smagākus elementus (piem., oglekli, skābekli, sēru), kas radīti zvaigznes kodolreakcijās un izbirumu laikā.
Kraba pulsārs
Miglūnas centrā atrodas Kraba pulsārs — neitronu zvaigzne, kas rodas zvaigznes kodola sabrukuma laikā. Pulsāra diametrs ir aptuveni 28–30 km, un tas rotē aptuveni 30,2 reizes sekundē (periods ~33 ms). Rotācijas enerģijas izkliedēšanās (spin-down) baro miglāju: pulsars izstaro strauju, ļoti relatīvistisku daļiņu plūsmu (pulsara vēju), kas mijiedarbojas ar apkārtējo vidi un rada plaša spektra starojumu — no gamma staru uzliesmojumiem līdz radioviļņiem.
Starojuma mehānismi un novērojumi
Kraba miglāja starojums galvenokārt ir sinhrontronā izcelsmes — to rada ļoti ātri kustīgas elektroni un pozitroni, kas kustas miglāja magnētiskajā laukā. Sinhrontronais starojums izskaidro miglājas spilgtumu radio, optiskajā, rentgena un gamma diapazonā, kā arī tā polarizāciju. Augstas izšķirtspējas rentgena observatorijas (piem., Chandra) atklāja iekšējas struktūras, tostarp torusu un stūru, kā arī labi redzamu "džetu" un pretējā virziena "džetu", kas saistīti ar pulsara magnētiskās ass un rotācijas ass konfigurāciju.
Miglāja tiek intensīvi pētīta visos elektromagnētiskā spektra diapazonos — radio, optiskajā, infrasarkanajā, rentgena un gamma. Tā kalpo gan kā objekts fizisko procesu izpētei (piem., daļiņu paātrināšana), gan kā kalibrācijas avots astrofizikā; X‑starojuma jomā bieži izmanto tā saukto "Crab" vienību, lai salīdzinātu avotu spilgtumus, kaut gan miglājas intensitāte dažos diapazonos var mainīties.
Vēsturiskā nozīme un lietojums
Kraba miglāja bija pirmais astronomiskais objekts, kas tieši sasaistīts ar vēsturisku supernovas sprādzienu, tādējādi kalpojot par svarīgu pierādījumu par supernovu un supernovas paliekām saikni. Tā ir arī noderīgs instruments, lai pētītu starpplānā esošās debess parādības: pagājušā gadsimta 50. un 60. gados, novērojot Kraba radioviļņus, tika izstrādātas Saules vainaga karšu metodes, savukārt 2003. gadā Titāna atmosfēra tika mērīta, novērojot, kā tā bloķē rentgena starojumu no miglāja.
Struktūra un ķīmija
Miglāju veido divas galvenās sastāvdaļas: sinhrontroniska "mākoņa" no ļoti ātrām daļiņām, ko rada pulsara vējš, un lēnāk pārvietojošies, tumši filamenti — supernovas izvemtā viela, kurā dominē smagāki ķīmiskie elementi. Filamentu spektri ļauj noteikt ķīmisko sastāvu, temperatūru un blīvumu, un to kustības (Doplera ātrumi un proper motions) ļauj rekonstruēt sprādziena dinamiku un vecumu.
Jaunākie atklājumi
21. gadsimtā Kraba miglāja turpina sniegt pārsteigumus: tajā ir novērotas straujas gamma staru uzliesmošanas (flešu) epizodes, kas liecina par ātri mainīgiem daļiņu paātrināšanas procesiem pulsara tuvumā. Modernie teleskopi sniedz daudzfrekvenču attēlus, kas palīdz saprast miglājas iekšējo struktūru un pulsara mijiedarbību ar apkārtējo vidi.
Kopsavilkums
- Miglāja ir redzama kā M1 vai NGC 1952, un tā ir SN 1054 paliekas — aptuveni 970 gadus vecs objekts.
- Tās diametrs ir ~11 gaismas gadu, un tā paplašinās ar ~1500 km/s.
- Centrā atrodas ātri rotējošs Kraba pulsārs, kas izstaro impulsus un baro miglāju, radot plaša spektra starojumu.
- Kraba miglāja ir nozīmīgs gan vēsturiskā, gan mūsdienu astrofizikas kontekstā — gan kā laboratorija daļiņu paātrināšanai, gan kā kalibrācijas avots observatorijām.
Mākoņainās SN 1054 atliekas tagad plaši pazīstamas kā Krabju miglāja. Šo miglāju dēvē arī par Mesjē 1 jeb M1, jo tā bija pirmais Mesjē objekts, kas 1758. gadā iekļauts katalogā.
Enerģijas līmeņi
Iepriekšējā analīze parādīja, ka ar rentgena un gamma staru enerģiju virs 30 keV Krabs ir spēcīgākais pastāvīgais avots debesīs. Bija zināms, ka tā starojuma plūsma (izstarotā enerģija) ir virs 1012 eV.
Tomēr jaunākie pētījumi liecina, ka enerģijas līmenis ir daudz augstāks, nekā iepriekš tika uzskatīts. Zinātnieki atklāja, ka emisijas ir vairāk nekā 100 GeV (gigaelektronvoltu) - 100 miljardus reižu enerģētiskākas nekā redzamā gaisma.
Izcelsme
Krabja miglāja radās līdz ar spožo supernovu SN 1054, ko ķīniešu astronomi reģistrēja 1054. gadā pēc Kristus dzimšanas. Pašu Krabu miglāju pirmo reizi 1731. gadā novēroja Džons Bevis. Miglumu neatkarīgi no tā 1758. gadā no jauna atklāja Šarls Mesjē, vērojot spožu komētu. Mesjē to kataloģizēja kā pirmo ierakstu savā komētām līdzīgo objektu katalogā. Grāfs Rosse novēroja miglāju Birras pilī 1848. gadā un nosauca objektu par Krabju miglāju, jo viņa zīmējumā tas atgādināja krabja figūru.
20. gadsimta sākumā, analizējot agrīnās miglāja fotogrāfijas, kas uzņemtas ar vairāku gadu intervālu, atklājās, ka tā paplašinās. Izsekojot izplešanās gaitai atpakaļ, atklājās, ka miglāja uz Zemes ir kļuvusi redzama aptuveni pirms 900 gadiem. Vēstures dati atklāja, ka 1054. gadā ķīniešu astronomi tajā pašā debess daļā reģistrēja jaunu zvaigzni, kas bija pietiekami spilgta, lai būtu redzama dienā. Ņemot vērā lielo attālumu, ķīniešu novērotā dienas "vieszvaigzne" varēja būt tikai supernova - masīva, sprāgstoša zvaigzne, kas bija izsmēlusi kodolsintēzes enerģijas krājumus un sabrukusi sevī.
Nesen veiktā vēsturisko ierakstu analīze liecina, ka supernova, kas radīja Krabju miglāju, iespējams, parādījās aprīlī vai maija sākumā un līdz jūlijam sasniedza maksimālo spožumu - no -7 līdz -4,5 magnitūdām (spilgtāka par visu nakts debesīs redzamo, izņemot Mēnesi). Supernova bija redzama ar neapbruņotu aci aptuveni divus gadus pēc tās pirmā novērojuma. Pateicoties 1054. gadā reģistrētajiem Tālo un Tuvo Austrumu astronomu novērojumiem, Krabju miglāja kļuva par pirmo astronomisko objektu, kas atzīts par saistītu ar supernovas eksploziju.
Atskaņot multivides Krabju miglāja - NASA video
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir krabju miglāja?
A: Krabju miglāja ir supernovas paliekas un "pulsara vēja miglāja" Taurka zvaigznājā. Pirmo reizi to 1731. gadā novēroja Džons Bevis, un tā atbilst spilgtai supernovai, ko 1054. gadā reģistrēja ķīniešu un islāma astronomi.
J: Cik tālu no Zemes atrodas Krabu miglāja?
A: Krabu miglāja atrodas aptuveni 6500 gaismas gadu (2 kpc) attālumā no Zemes.
J: Kas atrodas miglumalas centrā?
A: Miglūnas centrā atrodas Kraba pulsārs, kas ir neitronu zvaigzne, kura izstaro starojuma impulsus no gamma staru uzliesmojumiem līdz radioviļņiem ar rotācijas ātrumu 30,2 reizes sekundē.
J: Kas deva tam nosaukumu?
A: Astronoms Viljams Pārsonss (William Parsons) 1840. gadā deva tam pašreizējo nosaukumu.
J: Kurai mūsu galaktikas daļai tā pieder?
A: Krabju miglāja pieder mūsu Piena Ceļa galaktikas Perseja ramenim.
J: Cik ātri tā izplešas?
A: Miglāja paplašinās ar ātrumu aptuveni 1500 kilometru sekundē.
J: Kādi ir daži veidi, kā zinātnieki ir izmantojuši šī objekta novērojumus pētniecības nolūkos?
A: Zinātnieki ir izmantojuši novērojumus no šī objekta, lai kartētu Saules vainagu, mērītu Saturna mēness Titāna atmosfēras biezumu un pētītu debess ķermeņus, kas atrodas starp Sauli un mums.
Meklēt