Астрономы впервые зафиксировали радиосигнал от мощного взрыва умирающего белого карлика

Когда такие звезды, как наше Солнце, умирают, они, как правило, гаснут со всхлипом, а не со взрывом, если только они не являются частью бинарной (двух) звездной системы, которая может привести к взрыву сверхновой.

Теперь астрономы впервые обнаружили радиосигнал такого события в галактике на расстоянии более 400 миллионов световых лет. Вывод, опубликованный 17 мая в Природасодержит дразнящие подсказки относительно того, какой должна была быть звезда-компаньон.

Взрывная смерть звезды

Когда у звезд, в восемь раз тяжелее нашего Солнца, заканчивается ядерное топливо в их ядре, они сбрасывают свои внешние слои. Этот процесс порождает разноцветные газовые облака, ошибочно известные как планетарные туманности, и оставляет после себя плотное, компактное горячее ядро, известное как белый карлик.

Наше собственное Солнце претерпит этот переход через 5 миллиардов лет или около того, затем медленно остынет и исчезнет. Однако, если белый карлик каким-то образом прибавляет в весе, срабатывает механизм самоуничтожения, когда он становится тяжелее, чем примерно в 1,4 раза больше массы нашего Солнца. Последующая термоядерная детонация уничтожает звезду в характерном взрыве, называемом сверхновой типа Ia.

Но откуда взяться дополнительной массе для такого взрыва?

Раньше мы думали, что это может быть газ, отделяемый от более крупной звезды-компаньона на близкой орбите. Но звезды, как правило, едят неряшливо, разливая газ повсюду. Взрыв сверхновой потрясет любой пролитый газ и заставит его светиться в радиодиапазоне. Однако, несмотря на десятилетия поисков, с помощью радиотелескопов так и не было обнаружено ни одной молодой сверхновой типа Ia.

Вместо этого мы начали думать, что сверхновые типа Ia должны быть парами белых карликов, движущихся внутрь по спирали и сливающихся друг с другом относительно чистым образом, не оставляя газа для шока и радиосигнала.

Редкий тип сверхновой

Сверхновая 2020eyj была обнаружена телескопом на Гавайях 23 марта 2020 года. В течение первых семи недель или около того она вела себя почти так же, как и любая другая сверхновая типа Ia.

Но в течение следующих пяти месяцев его яркость перестала тускнеть. Примерно в то же время он начал проявлять особенности, указывающие на наличие газа, необычно богатого гелием. Мы начали подозревать, что Supernova 2020eyj принадлежит к редкому подклассу сверхновых типа Ia, в которых взрывная волна, движущаяся со скоростью более 10 000 километров в секунду, проносится мимо газа, который мог быть снят только с внешних слоев уцелевшей звезды-компаньона.

Чтобы попытаться подтвердить нашу догадку, мы решили проверить, достаточно ли газа при ударе, чтобы произвести радиосигнал. Поскольку сверхновая находится слишком далеко на севере, чтобы наблюдать ее с помощью таких телескопов, как Компактный массив австралийских телескопов возле Наррабри, вместо этого мы использовали группу радиотелескопов, разбросанных по Соединенному Королевству, для наблюдения за сверхновой примерно через 20 месяцев после взрыва.

К нашему большому удивлению, мы получили первое в истории четкое обнаружение «детской» сверхновой типа Ia в радиодиапазоне, подтвержденное вторым наблюдением пятью месяцами позже. Может ли это быть «дымящимся пистолетом», что не все сверхновые типа Ia вызваны слиянием двух белых карликов?

Терпение окупается

Одно из наиболее замечательных свойств сверхновых типа Ia заключается в том, что все они, по-видимому, достигают почти одинаковой пиковой яркости. Это согласуется с тем, что все они достигли одинаковой критической массы перед взрывом.

Именно это свойство позволило астроному Брайану Шмидту и его коллегам в конце 1990-х прийти к выводу, удостоенному Нобелевской премии: расширение Вселенной после Большого взрыва не замедляется под действием гравитации (как все ожидали), а ускоряется из-за эффектов того, что мы сейчас называем темной энергией.

Итак, сверхновые типа Ia являются важными космическими объектами, и тот факт, что мы до сих пор точно не знаем, как и когда происходят эти звездные взрывы или что делает их такими последовательными, беспокоит астрономов.

В частности, если пары сливающихся белых карликов могут иметь общую массу почти в три раза больше массы нашего Солнца, почему все они должны выделять примерно одинаковое количество энергии?

Наша гипотеза (и радиоподтверждение) о том, что Сверхновая 2020eyj возникла, когда достаточное количество газообразного гелия было удалено от звезды-компаньона на поверхность белого карлика, чтобы подтолкнуть его чуть выше предела массы, дает естественное объяснение этой последовательности.

Теперь возникает вопрос, почему мы не видели этот радиосигнал ни в одной другой сверхновой типа Ia. Возможно, мы попытались обнаружить их слишком рано после взрыва и слишком легко сдались. Или, может быть, не все звезды-компаньоны так богаты гелием и сбрасывают свои внешние газообразные слои.

Но, как показало наше исследование, терпение и настойчивость иногда окупаются так, как мы никогда не ожидали, позволяя нам услышать умирающий шепот далекой звезды.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.