Наблюдение сверхновой с необычной химической сигнатурой могло бы стать ключом к разъяснению давней загадки о происхождении таких мощнейших взрывов. Наблюдения проводились с помощью телескопов «Магеллан» в обсерватории Лас Кампанас Научно-исследовательского института Карнеги, Чили, и позволили обнаружить выбросы водорода, которые и делают эту сверхновую, получившую название ASASSN-18tb, совершенно уникальной. Исследование было проведено группой астрономов во главе с Джуной Коллмайер из Института Карнеги. Также в работе принимали участие Нидия Моррелл, Энтони Пиро, Марк Филлипс и Джош Саймон из Института Карнеги.
Результаты этих наблюдений будут опубликованы в авторитетном астрономическом журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Иллюстрация к сценарию, в котором белый карлик высасывает вещество из звезды-компаньона и, в конце концов, взрывается. © NASA / CXC / SAO
Сверхновые типа Ia играют решающую роль в понимании вселенной. Благодаря их яркости, такие сверхновые можно наблюдать на больших расстояниях, а также использовать их в качестве космических дальномеров. Кстати, работа в этом направлении привела к Нобелевской премии по физике в 2011 году. Кроме того, их мощнейшие взрывы синтезируют многие элементы, из которых состоит окружающий нас мир. Они выбрасываются в космос во время взрыва и служат основой для будущих звезд и звездных систем.
Но при этом, хотя водород и является наиболее распространенным элементом во вселенной, он почти никогда не наблюдается при взрывах сверхновых типа Ia. Отсутствие водорода действительно считается одной из определяющих характеристик этой категории сверхновых и может стать основным ключом к пониманию того, что же происходило до их взрывов. Именно поэтому наблюдение выбросов водорода в этой сверхновой стало для ученых удивительным и неожиданным.
Сверхновые типа Ia возникают в результате термоядерного взрыва белого карлика, который является частью двойной звездной системы. Белые карлики - это мертвые ядра похожих на Солнце звезд, которые уже израсходовали все свое топливо. Но вот что именно вызывает взрыв белого карлика - это большая загадка. Преобладающая теория состоит в том, что белый карлик высасывает вещество из своей звезды-компаньона - процесс, который в конечном итоге и может вызвать взрыв. Но насколько эта теория правильная, продолжает обсуждаться уже на протяжении десятилетий.
Именно поиск ответа привел к тому, что исследовательская группа в ходе этой работы провела серьезное исследование сверхновых типа Ia (названное 100IAS). Исследование началось тогда, когда Коллмайер завела разговор с соавторами Субо Донгом (Пекинский университет) и Дороном Кушниром (Институт Вейцмана) о происхождении таких сверхновых. Совместно с Боазом Кацем (Институт Вейцмана) соавторы разработали новую теорию о взрывах сверхновых типа Ia, основанную на силовом столкновении двух белых карликов.
Исследователи тщательно изучили химические сигнатуры вещества, выброшенного во время этих взрывов, чтобы понять механизмы и факторы, участвующие в возникновении сверхновых типа Ia.
В последние годы астрономы обнаружили некоторое количество редких сверхновых типа Ia, которые окружены большим количеством водорода - причем водорода там, возможно, столько, сколько эквивалентно нашему Солнцу по массе. Но в некоторых аспектах ASASSN-18tb все же отличается от этих обнаруженных раньше объектов.
«Вполне возможно, что водород, который мы выявили, наблюдая за ASASSN-18tb, является свойством, подобным этим более ранним сверхновым. Но при этом существуют некоторые удивительные различия, которые объяснить нелегко», - говорит Коллмайер.
Во-первых, эти окутанные водородом сверхновые типа Ia были обнаружены во всех предыдущих случаях в молодых звездообразных галактиках, где мог присутствовать избыток обогащенного водородом газа. Но ASASSN-18tb появилась в галактике, состоящей из старых звезд. Во-вторых, количество водорода, выделяемого ASASSN-18tb, значительно ниже, чем наблюдается в окружении других сверхновых типа Ia. Возможно, это количество не превышает лишь одной сотой массы Солнца.
«Уникальная возможность состоит в том, что мы наблюдаем, как материя отрывается от звезды-компаньона, когда сверхновая сталкивается с ней», - сказал Энтони Пиро. - «И если мы не ошибаемся, то это станет самым первым наблюдением такого события».
«Я искал эту сигнатуру в течение десятилетия», - не скрывает радости соавтор Джош Саймон. - «В конце концов мы нашли их, но они настолько редки, что пока что составляют лишь важную часть головоломки для решения общей загадки о том, как образуются сверхновые типа Ia».
В ту ночь на телескопе дежурила Нидия Моррелл, и она немедленно передала полученные данные членам команды. Среди них были аспирант Пинг Чен, работающий над диссертацией по 100IAS, и Хосе Луис Прието из Университета Диего Порталеса, ветеран в области наблюдения за сверхновыми. Чен первым понял, что это не типичный спектр. А затем уже и все остальные стали удивляться увиденному в спектре ASASSN-18tb.
«Я был просто шокирован и подумал: Неужели это действительно водород?» - вспоминал Моррелл.
Чтобы обсудить наблюдение, Моррелл встретился с членом команды Марком Филлипсом, пионером в области использования сверхновых типа Ia в качестве космических дальномеров. И Филлипс был убежден: «То, что вы нашли - это водород! Другого возможного объяснения нет и быть не может».
«Это нетрадиционная программа наблюдения за сверхновой, но и я нетрадиционный наблюдатель - скорее теоретик», - заявил Коллмайер. - «И этот проект требует от нашей команды огромных сил. Наблюдать за этими вещами очень сложно, потому что по определению они со временем становятся все слабее и слабее. Это возможно только в таких учреждениях, как Институт Карнеги, где доступ к телескопам «Магеллан» позволяет нам проводить длительные, а иногда и напряженные космические эксперименты. Без борьбы нет победы».
0
