Астрономы впервые получили визуальные доказательства того, что звезда погибла, взорвавшись дважды. Изучая многовековые остатки сверхновой SNR 0509-67.5 с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO’s VLT), они обнаружили закономерности, подтверждающие, что звезда пережила пару взрывов.
Публикация в Nature Astronomy
Это открытие представлено в статье под названием «Кальций в остатке сверхновой указывает на отпечаток взрыва с массой ниже предела Чандрасекара».
Белые карлики и двойные взрывы
Большинство сверхновых — это результат взрыва массивных звёзд, но один из важных типов возникает из неожиданного источника. Белые карлики, маленькие неактивные ядра, оставшиеся после того, как звёзды вроде нашего Солнца исчерпали своё ядерное топливо, могут произвести то, что астрономы называют сверхновой типа Ia.
«Взрывы белых карликов играют решающую роль в астрономии», — говорит Прайям Дас, доктор философии из Университета Нового Южного Уэльса в Канберре, Австралия, который руководил исследованием SNR 0509-67.5.
Значительная часть наших знаний о расширении Вселенной основана на сверхновых типа Ia, и они также являются основным источником железа на нашей планете, включая железо в нашей крови.
«Тем не менее, несмотря на их важность, давняя загадка точного механизма, запускающего их взрыв, остаётся нерешённой», — добавляет он.
Все модели, объясняющие сверхновые типа Ia, начинаются с белого карлика в паре звёзд. Если он вращается достаточно близко к другой звезде в этой паре, карлик может украсть материал у своего партнёра. В наиболее распространённой теории, лежащей в основе сверхновых типа Ia, белый карлик накапливает материю от своего спутника до тех пор, пока не достигнет критической массы, после чего происходит одиночный взрыв.
Однако недавние исследования намекнули, что по крайней мере некоторые сверхновые типа Ia могут быть лучше объяснены двойной детонацией, происходящей до достижения звездой этой критической массы.
Альтернативная модель
Теперь астрономы получили новое изображение, которое доказывает, что их предположение было верным: по крайней мере некоторые сверхновые типа Ia взрываются по механизму «двойной детонации».
В этой альтернативной модели белый карлик формирует вокруг себя оболочку из украденного гелия, которая может стать нестабильной и воспламениться. Первый взрыв генерирует ударную волну, которая распространяется вокруг белого карлика и внутрь, вызывая вторую детонацию в ядре звезды — в итоге образуется сверхновая.
До сих пор не было чётких визуальных доказательств того, что белый карлик может подвергнуться двойной детонации. Недавно астрономы предсказали, что этот процесс создаст отличительный узор или отпечаток в ещё светящихся остатках сверхновой, видимых спустя долгое время после первоначального взрыва. Исследования показывают, что остатки такой сверхновой будут содержать две отдельные оболочки кальция.
Астрономы обнаружили этот отпечаток в остатках сверхновой. Иво Зейтензаль, который руководил наблюдениями и работал в Гейдельбергском институте теоретических исследований в Германии во время проведения исследования, говорит, что 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 происходит в природе».
Команда смогла обнаружить эти слои кальция (на изображении они выделены синим) в остатке сверхновой SNR 0509-67.5, наблюдая его с помощью прибора Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на VLT ESO. Это служит убедительным доказательством того, что сверхновая типа Ia может произойти до того, как её родительский белый карлик достигнет критической массы.
Сверхновые типа Ia имеют ключевое значение для нашего понимания Вселенной. Они ведут себя очень последовательно, а их предсказуемая яркость, независимо от расстояния, помогает астрономам измерять расстояния в космосе. Используя их как космическую измерительную ленту, астрономы обнаружили ускоренное расширение Вселенной — открытие, за которое в 2011 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Изучение их взрывов помогает нам понять, почему они имеют такую предсказуемую яркость.
Дас также имеет ещё одну мотивацию для изучения этих взрывов: «Это ощутимое доказательство двойной детонации не только способствует решению давней загадки, но и предлагает визуальное зрелище», — говорит он, описывая «красиво слоистую структуру», которую создаёт сверхновая. Для него «раскрытие внутренней работы такого впечатляющего космического взрыва невероятно полезно».