Ученым впервые удалось увидеть вспышку сверхновой в первые часы после ее рождения и проследить за тем, как ударная волна "разгоняет" электроны в останках выброшенной звезды, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics, а также об этом пишет РИА Новости.
Исследования проводили в Боннском университете. Астрономам удалось проследить, как ударная волна разносит электроны в останках выброшенной звезды. Как правило, сверхновые успевают разрушить часть выбросов до того, как ученые их зафиксируют.
"Мы впервые увидели газовую оболочку вокруг погибающей звезды", — рассказал ученый Норберт Лангер.
Сегодня ученые относительно неплохо понимают процессы, предшествующие разрушению тяжелых звезд (исчерпание термоядерного топлива или гравитационный коллапс), и их дальнейшую судьбу. Светила, которые в несколько раз тяжелее Солнца и в десятки тысяч раз его ярче, превращаются в красных сверхгигантов, по мере такой эволюции теряющих около десяти процентов своей массы. Взрыв делает такие объекты чрезвычайно яркими, так что их можно наблюдать даже в самых далеких галактиках.
Между тем наблюдение в режиме реального времени взрывов сверхновых из-за своей статистической редкости до сих пор оставалось недоступным астрономам. Например, имеющиеся оценки указывают, что сверхновая в Млечном Пути взрывается в среднем реже одного раза в год. В новом исследовании ученым удалось проследить за объектом в галактике NGC 7610, спектральные характеристики которого, полученные в последние годы, указывали на его чрезвычайную нестабильность (быструю потерю массы) и, как следствие, высокую вероятность его взрыва как сверхновой.
"Сверхновые вспыхивают так ярко, что их можно увидеть с другого конца Вселенной, однако обычно они уже успевают разрушить часть своих собственных выбросов в тот момент, когда мы их замечаем. Поэтому эти наблюдения так ценны – мы впервые увидели газовую оболочку, окружающую умирающую звезду", — комментирует исследование Норберт Лангер (Norbert Langer) из Боннского университета (Германия).
Спиральная галактика с перемычкой NGC 7610 расположена в созвездии Пегаса на расстоянии 50,95 мегапарсека от Земли. Взорвавшийся в ней объект iPTF 13dqy (иначе — SN 2013fs) является обычной сверхновой II типа (в ее спектре присутствуют линии водорода). Впервые ее наблюдали в режиме реального времени 6 октября 2013 года при помощи автоматизированной системы iPTF (Intermediate Palomar Transient Factory), повторно — через 50 минут. Третий раз SN 2013fs наблюдали через сутки при помощи научного инструмента WiFeS (WideField Spectrograph) телескопа Австралийского национального университета.
Существование этой структуры из газа и пыли указывает на то, что в последний год своей жизни умирающая звезда выбрасывала рекордно большие объемы газа и пыли в окружающее пространство, потеряв примерно 0,1% массы Солнца за это время. Подобное было возможным, как считают ученые, только в том случае, если недра звезды были крайне нестабильными в последние дни ее жизни.
Наличие подобной взаимосвязи между выбросами и процессами внутри звезды, которые ведут к ее взрыву, может помочь астрофизикам точнее предсказывать то, как взрываются сверхновые и как быстро взорвется ближайший к Земле кандидат на такую роль – красный супергигант Бетельгейзе в созвездии Ориона, удаленный от Земли всего на 640 световых лет. Как надеются исследователи, открытие других ранних сверхновых прояснит этот вопрос.
Ультрафиолетовая радиация провоцирует фотоионизацию атомов в окружающем сверхновую газовом облаке. Когда газ становится достаточно плотным, происходит быстрая рекомбинация (процесс, обратный ионизации — захват ионами электронов), и возникшие атомы порождают характерные эмиссионные линии. Временные рамки этого процесса позволили ученым определить границы, до которых распространилась материя после взрыва сверхновой iPTF 13dqy, — примерно 20 световых часов.
Между тем процессы, которые происходили в атмосфере красного сверхгиганта до его взрыва, ученым достаточно точно описать не удается. Определяющим при этом является темп потери звездой материи, фактически, скорость ее отрыва от светила. Если последняя составляет 50 километров в секунду, интенсивно терять свою массу звезда начала примерно десять лет назад. Если эта величина в десять раз меньше — около пяти километров в секунду, то раздувание светила продолжалось сотни лет. Кроме того, по примеру красного сверхгиганта Бетельгейзе, готовящегося, вероятно, к взрыву в качестве сверхновой, газовая оболочка перерождающегося светила вообще может находиться в стационарном режиме.
Цель, к которой теперь стремятся ученые, — наблюдать звезду в момент ее перерождения, а не только спустя несколько часов после ее вспышки как сверхновой. Приблизиться к этому помогает проведенное наблюдение — по крайней мере, оно позволяет отобрать самые популярные сценарии взрыва звезды. Может показаться, что на самом деле ученые не в первый раз наблюдают взрыв сверхновой. С какой-то точки зрения это так, но не совсем.