Астрономы открыли необычный тип сверхновой звезды. Она первая в своем роде
Они возникают из особого типа светил – звезд Вольфа-Райе.
Международная группа ученых обнаружила первую в своем роде сверхновую звезду, которая до этого существовала лишь в теории. Среди исследователей были эксперты из Gran Telescopio Canarias (GTC или Grantecan), входящего в Канарский институт астрофизики (IAC).
В недалеком прошлом открытие сверхновой – взорвавшейся звезды – считалось редким случаем. Сегодня передовые измерительные приборы и методы анализа позволяют ежедневно регистрировать до пятидесяти таких взрывов. Это также повысило вероятность того, что исследователи смогут обнаружить более редкие типы взрывов, которые до сих пор существовали только в теории.
В новом исследовании астрономы обнаружили сверхновую, которую никогда раньше не наблюдали. Она представляет собой взрыв звезды Вольфа-Райе, типа высокоразвитой массивной звезды, которая теряет большое количество массы из-за сильных звездных ветров.
Ядро каждой звезды подпитывается ядерным синтезом, в котором ядра более легких элементов сливаются вместе, образуя более тяжелые элементы. Слияние четырех ядер водорода приводит к образованию атома гелия, а объединение нескольких ядер гелия приводит к образованию углерода, кислорода и так далее. Последним элементом, который естественным образом образуется в результате ядерного синтеза, является железо, обладающее наиболее стабильным атомным ядром.
В нормальных условиях энергия, вырабатываемая в ядре звезды, поддерживает чрезвычайно высокие температуры, которые заставляют ее газообразную материю расширяться, с помощью этого сохраняя тонкий баланс с силой гравитации, притягивающей массу звезды к ее центру.
Как только у звезды заканчиваются элементы для слияния, и она перестает производить энергию, этот баланс нарушается, что приводит либо к появлению черной дыры, либо к взрыву звезды, который высвобождает тяжелые элементы, сплавленные в ходе ее эволюции.
Продолжительность жизни массивных звезд считается относительно короткой – максимум несколько миллионов лет. Для сравнения, продолжительность жизни Солнца составляет около 10 миллиардов лет. Последующие процессы ядерного синтеза в ядре массивных звезд приводят к их расслоению, при котором тяжелые элементы концентрируются в ядре, а более легкие элементы постепенно составляют внешние слои.
Звезды Вольфа-Райе – особенно массивные светила, у которых отсутствует один или несколько внешних слоев, состоящих из более легких элементов. Таким образом, вместо водорода – самого легкого элемента – поверхность звезды характеризуется наличием гелия или даже углерода и более тяжелых элементов. Одно из возможных объяснений этого явления состоит в том, что сильные ветры, исходящие из-за высокого давления в оболочке звезды, рассеивают ее самый внешний слой, в результате чего звезда теряет один слой за другим в течение нескольких сотен тысяч лет.
Несмотря на их относительно короткую продолжительность жизни и состояние прогрессирующего распада, анализ постоянно растущего числа открытий сверхновых привел к гипотезе, что звезды Вольфа-Райе вовсе не взрываются, а тихо коллапсируют в черные дыры. Но эта гипотеза теперь разрушена благодаря новому открытию.
Реклама
Команда изучила спектр сверхновой, известной как SN 2019hgp, которая была обнаружена Центром переходных процессов Цвикки (ZTF). В спектре сверхновой зафиксировали яркое излучение, указывающее на присутствие углерода, кислорода и неона, но не водорода или гелия. Когда команда изучила данные более внимательно, они обнаружили, что эти конкретные эмиссионные линии не были вызваны элементами сверхновой напрямую. Вместо этого они были частью туманности, расширяющейся от звезды со скоростью более 1500 км/с.
Weizmann Institute of Science
SN 2019hgp
Другими словами, до того, как взорвалась сверхновая, звезда-прародитель была окружена туманностью, богатой углеродом, азотом и неоном, но лишенной более легких элементов, таких как водород и гелий. Расширение туманности должно было быть вызвано сильным звездным ветром. Это подходит структуре звезды Вольфа-Райе. Таким образом, похоже, что SN 2019hgp является первым примером сверхновой Вольфа-Райе.
Поскольку это наблюдение произошло впервые, ученые говорят, что еще слишком рано однозначно определять судьбу всех таких звезд.
«На данном этапе мы не можем сказать, все ли звезды Вольфа-Райе заканчивают свою жизнь взрывом или нет. Возможно, некоторые из них действительно тихо проваливаются в черную дыру», – заключает ведущий автор исследования Авишай Гал-Ям.
