Космический телескоп «Чандра» обнаружил неожиданные сияния после взрывов звезд

Группа астрономов под руководством Андреи Прествич, используя данные рентгеновской обсерватории НАСА Chandra за 14 лет, обнаружила неожиданную переменность рентгеновской яркости у половины из 22 остатков сверхновых в галактике Мессье 83 (M83). Результаты исследования, представленные на заседании Американского астрономического общества в Пасадене, опубликованы в журнале The Astrophysical Journal. Это открытие ставит под сомнение традиционные представления о медленном затухании сверхновых и указывает на возможное существование множества массивных рентгеновских двойных систем в зонах активного звездообразования.

Обычно после взрыва сверхновой астрономы наблюдают долгоживущее расширяющееся облако раскаленного газа, которое постепенно остывает и тускнеет в рентгеновском диапазоне. Поэтому, когда исследователи изучили архив наблюдений телескопа Chandra за галактикой M83, расположенной на расстоянии около 15 миллионов световых лет от Земли, они не предполагали встретить столь динамичную картину. Галактика M83 известна высоким темпом рождения новых звезд, и за период с 2000 по 2014 год ученые накопили обширный массив данных, позволяющий проследить эволюцию рентгеновских источников. Однако вместо монотонного затухания они зафиксировали, что 11 из 22 идентифицированных остатков сверхновых демонстрировали резкие скачки и спады яркости на протяжении всего периода наблюдений, что стало полной неожиданностью для научной группы.

Один из объектов, SN 1957D, получил простое объяснение: его обломки, оставшиеся от взрыва почти 70-летней давности, продолжают сталкиваться с окружающим межзвездным веществом, порождая рентгеновские вспышки. Но это частный случай, который не распространяется на остальные переменные источники. Никаких свидетельств того, что все эти 22 остатка образовались в течение последнего столетия, нет, значит, должна действовать иная физическая причина.

Самая убедительная гипотеза, предложенная авторами, состоит в том, что они наблюдают популяцию звезд-компаньонов, переживших взрыв своего партнера по двойной системе. В этом сценарии изначально существовала пара массивных звезд, где более тяжелая завершила свой путь коллапсом и сверхновой, превратившись в черную дыру или нейтронную звезду, а вторая звезда осталась на орбите. Затем компактный объект начинает аккрецировать вещество с поверхности выжившей звезды, и падающий газ разогревается до рентгеновских температур, причем интенсивность этого процесса может меняться очень быстро.

Такие системы, известные как массивные рентгеновские двойные, давно знакомы астрономам, но ранее в других галактиках находили лишь единичные случаи их связи с остатками сверхновых. Здесь же в одной галактике выявлено более 20 убедительных кандидатов – это беспрецедентно. Примечательно, что переменные остатки группируются в областях с повышенной концентрацией массивных звезд, что дополнительно поддерживает связь с двойными системами.

Впрочем, сохраняется и альтернативное объяснение: вместо аккреции от компаньона нейтронная звезда или черная дыра может захватывать часть собственного выброшенного при взрыве материала, создавая эффект «космической переработки». Исследователи допускают, что в их выборке могут одновременно действовать оба механизма для разных источников.

Важно, что это явление не является уникальной особенностью M83. Последующее изучение соседней галактики M51, проведенное учеными, выявило сходную популяцию переменных рентгеновских остатков сверхновых, что позволяет предположить, что такие системы могут быть распространенной чертой галактик с бурным звездообразованием.

Таким образом, открытие переменности у половины остатков сверхновых в M83 меняет взгляд на эволюцию звездных остатков в активных галактиках: вместо пассивного остывания они могут служить индикаторами скрытых двойных систем с нейтронными звездами или черными дырами, активно взаимодействующими со своими компаньонами.

Это не только расширяет статистику редких объектов, но и указывает на возможный новый канал образования рентгеновских двойных, а присутствие аналогичной картины в M51 позволяет считать такое явление не случайностью, а закономерным следствием интенсивного звездообразования в близлежащих галактиках. Дальнейшие наблюдения помогут установить, какой из двух предложенных механизмов – аккреция от выжившей звезды или падение собственных обломков – преобладает, а также уточнить роль подобных систем в эволюции галактик в целом.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях