Сверхновая SN 2014C раскрыла свои секреты
Международная группа астрономов использовала наблюдения телескопа Хобби-Эберли (Hobby-Eberly Telescope, H.E.T), чтобы раскрыть загадочную тайну звездного взрыва, обнаруженного несколько лет назад и продолжающегося до сих пор. Полученные результаты помогут астрономам лучше понять процесс жизни и смерти массивных звезд.
Когда взрывающуюся звезду обнаруживают впервые, астрономы всего мира начинают следить за ней с помощью телескопов, поскольку испускаемый ею свет быстро меняется со временем.
Они видят, как свет от сверхновой становится ярче, достигает пика, а затем начинает тускнеть. Отмечая время этих пиков и спадов яркости света, называемое «кривой блеска», а также характерные длины волн света, излучаемого в разное время, они могут вывести физические характеристики системы.
В случае сверхновой SN 2014C прародительницей была двойная звездная система, в которой две звезды вращались вокруг друг друга. Более массивная звезда эволюционировала быстрее, расширилась и потеряла свой внешний слой водорода из-за звезды-компаньона.
Внутреннее ядро первой звезды продолжало синтезировать более легкие химические элементы в более тяжелые, пока не закончилось топливо. Когда это произошло, внешнее давление ядра, которое удерживало огромный вес звезды, упало. Ядро звезды разрушилось, вызвав гигантский взрыв.
Это сделало ее типом сверхновой, который астрономы называют «Тип Ib». В частности, сверхновые типа Ib характеризуются отсутствием водорода в выброшенном материале, по крайней мере, вначале.
Ученые следили за SN 2014C с помощью телескопа Хобби-Эберли с момента ее открытия в 2014 году. Многие другие группы по всему миру также изучали ее с помощью телескопов на земле и в космосе, а также в различных типах света, включая наблюдение радиоволн с помощью VLA, инфракрасного излучения и рентгеновских лучей с помощью космической обсерватории Чандра.
Но исследования SN 2014C с помощью всех различных телескопов не складывались в целостную картину того, как, по мнению астрономов, должна вести себя сверхновая типа Ib.
Во-первых, оптическая сигнатура телескопа Хобби-Эберли (H.E.T) показала, что SN 2014C содержит водород — удивительное открытие, которое также было независимо обнаружено другой командой, использующей другой телескоп.
«Чтобы сверхновая типа Ib начала показывать водород, это было совершенно странно. Есть всего несколько событий, которые оказались похожими» — говорят исследователи.
Во-вторых, оптическая яркость (кривая блеска) этого водорода вела себя странно.
Большинство кривых блеска SN 2014C — в радио-, инфракрасном и рентгеновском диапазонах — следовали ожидаемому образцу: они становились ярче, достигали пика и затем падали. Но оптический свет от водорода оставался устойчивым.
Загадка заключалась в том, как вписываются такие наблюдения за водородом и его характеристиками в картину сверхновой типа Ib.
Проблема, как поняли ученые, заключалась в том, что предыдущие модели этой системы предполагали, что сверхновая взорвалась и послала свою ударную волну сферическим образом. Данные H.E.T показали, что эта гипотеза невозможна — должно было произойти что-то еще.
Астрономы предлагают модель, в которой водородные оболочки двух звезд в двойной системе-прародителе сливаются, образуя «конфигурацию с общей оболочкой», где обе они содержатся в одной газовой оболочке. Затем пара выбросила эту оболочку в расширяющуюся дискообразную структуру, окружающую две звезды. При взрыве одной из звезд ее быстро движущиеся выбросы столкнулись с медленно движущимся диском, а также скользили по поверхности диска с «пограничным слоем» с промежуточной скоростью.
Ученые предполагают, что этот пограничный слой является источником водорода, который они обнаружили, а затем изучали в течение семи лет с помощью H.E.T.
«В широком смысле вопрос о том, как массивные звезды теряют свою массу, — это большая научная проблема, которой мы занимались, — говорят ученые. «Какая у нее масса? Где она? Когда она была выброшена? Каким физическим процессом? И SN 2014C просто оказалась действительно важным событием, иллюстрирующим этот процесс».
Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.