Некоторые звёзды настолько предрасположены к величию, что взрываются дважды. Впервые группа астрономов получила прямые визуальные доказательства того, что звезда дважды взорвалась, чтобы положить конец своему огненному пути.
Команда, использующая Очень Большой Телескоп Европейской Южной обсерватории (ESO’s VLT), обнаружила этот двойной взрыв в многовековых остатках сверхновой, обозначенной как SNR 0509-67.5. Они нашли закономерности, подтверждающие, что звезда пережила два взрывных удара. Результаты исследования опубликованы 2 июля в журнале Nature Astronomy и предлагают новый взгляд на некоторые из наиболее важных взрывов во Вселенной.
Что такое сверхновые типа Ia?
Большинство сверхновых во Вселенной — это взрывная смерть массивных звёзд. Один из важных видов сверхновых возникает из скромного источника — белых карликов. Эти небесные тела — это маленькие неактивные ядра, оставшиеся после того, как более крупные звёзды, подобные нашему Солнцу, израсходовали всё своё ядерное топливо. Белые карлики также могут производить то, что астрономы называют сверхновой типа Ia.
«Взрывы белых карликов играют решающую роль в астрономии, — сказал Приям Дас, соавтор исследования и докторант Университета Нового Южного Уэльса в Канберре, Австралия. — Однако, несмотря на их важность, давняя загадка точного механизма, запускающего их взрыв, остаётся нерешённой».
Значительная часть наших знаний о том, как расширяется Вселенная, основана на понимании сверхновых типа Ia. Эти типы сверхновых являются основным источником земного железа, включая железо, циркулирующее в вашей крови прямо сейчас.
Сверхновые типа Ia обычно начинаются с белого карлика, который является одной из звёзд в паре. Если другая звезда вращается достаточно близко, карлик может украсть материал у своего партнёра. В наиболее распространённой теории, лежащей в основе сверхновых типа Ia, белый карлик захватывает материю у своего спутника — до тех пор, пока не достигнет критической массы. Затем наступает время для одного великого огненного взрыва. Однако недавние исследования показали, что некоторые сверхновые типа Ia могут быть лучше объяснены двойным взрывом, который запускается до того, как звезда достигнет этой критической массы.
Двойная проблема
Сверхновая в этом новом исследовании — SNR 0509-67.5 — находится примерно в 160 000 световых годах от Земли в созвездии Дорадо. Астрономы описывают новое изображение, полученное с помощью данных от ESO’s VLT, которое доказывает, что их предположение о двойных взрывах было верным. Некоторые сверхновые типа Ia взрываются по механизму «двойной детонации», а не по одному.
В этой новой модели белый карлик формирует вокруг себя оболочку из украденного гелия. Гелий — это химический элемент, который может стать нестабильным и воспламениться. Если это произойдёт, первоначальный взрыв генерирует ударную волну, которая распространяется вокруг белого карлика и внутрь. Это запускает вторую детонацию в ядре звезды, которая в итоге формирует сверхновую.
Ранее не было чётких визуальных доказательств того, что белый карлик подвергается двойной детонации. Теперь астрономы обнаружили характерный «отпечаток пальца» в виде кальция в остатках сверхновой.
Согласно исследованиям, эти результаты показывают «явное указание на то, что белые карлики могут взорваться задолго до того, как достигнут знаменитого предела массы Чандрасекара, и что механизм «двойной детонации» действительно имеет место в природе».
Команда обнаружила эти слои кальция, показанные на изображении синим цветом, путём наблюдения за остатками сверхновой SNR 0509-67.5 с помощью прибора Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на VLT ESO. Результаты подтверждают, что сверхновая типа Ia может произойти до того, как её родительский белый карлик достигнет критической массы.
Космическая измерительная лента
Сверхновые типа Ia также важны для астрономов, потому что они ведут себя очень последовательно и имеют предсказуемую яркость независимо от того, как далеко они находятся. Этот уровень согласованности помогает астрономам измерять расстояния в космосе. Используя сверхновые типа Ia в качестве космической измерительной ленты, астрономы обнаружили ускоряющееся расширение Вселенной. Команда, стоящая за этим новаторским открытием, была удостоена Нобелевской премии по физике в 2011 году. Изучение того, как эти сверхновые взрываются, поможет нам понять, почему они имеют такую предсказуемую и постоянную яркость.
«Это ощутимое доказательство двойной детонации не только способствует решению давней загадки, но и предлагает визуальное зрелище, — сказал Дас, описывая «красиво слоистую структуру», которую создаёт сверхновая. — Раскрытие внутренней работы такого впечатляющего космического взрыва невероятно полезно».