Звезды рождаются, живут и умирают впечатляющими способами. Ее смерть ознаменована одним из крупнейших известных взрывов во Вселенной. Точно так же, как костру для поддержания горения необходимы дрова, звезда полагается на ядерный синтез – в основном используя водород в качестве топлива – для выработки энергии и противодействия сокрушающей силе собственной гравитации.
Но когда топливо заканчивается, внешнее давление исчезает, и звезда коллапсирует под собственным весом, падая почти со скоростью света, врезаясь в ядро и рикошетя наружу. За считанные секунды звезда резко разлетается на части, отправляя звездные обломки в космос со скоростью, в тысячу раз превышающей скорость самой мощной ракеты, когда-либо построенной. Это взрыв сверхновой.
Астрономы хотят понять, какие типы звезд производят разные типы взрывов. Приводят ли более массивные звезды к более ярким взрывам? Что произойдет, если во время взрыва звезда окажется окружена пылью и газом?
Хотя у нас есть модели, моделирующие смерть звезды, их трудно проверить. Наблюдение за поведением звезды в реальном времени до того, как она взорвется, могло бы помочь ответить на эти вопросы, но найти такую звезду — непростая задача.
Ученые уже делают это с извержениями на Земле. Вулканологи следят за вулканами и измеряют изменения в активности, чтобы предсказать приближающееся извержение. Например, в марте 1980 года на горе Сент-Хеленс в США произошли события-предвестники, такие как сейсмическая активность и десятки паровых извержений, которые выбросили пепел и газ в атмосферу.
Два месяца спустя землетрясение вызвало самый крупный из когда-либо зарегистрированных оползней, сбросив давление, накопившееся в магматическом очаге, что привело к катастрофическому извержению, опустошившему территорию площадью почти 232 квадратных мили (600 квадратных километров).
Извержения перед сверхновыми
Массивные звезды, масса которых примерно в 10 раз превышает массу Солнца, могут делать то же самое, хотя и в гораздо больших масштабах. В 2009 году астрономы наблюдали яркое событие на расстоянии 65 миллионов световых лет от Земли, которое на первый взгляд напоминало взрыв сверхновой.
Взрыв, получивший название SN 2009ip, не стал ярким, как ожидалось, и вскоре после его открытия был классифицирован как «самозванец сверхновой» — огромное извержение, которое в конечном итоге не уничтожило звезду.
В течение следующих трех лет звезда пережила множество быстрых «мерцаний», что-то вроде быстрого включения и выключения лампочки. Наконец, в 2012 году произошла неожиданная сверхновая. Эволюцию взрыва сверхновой изучают и сегодня, и что именно произошло в период с 2009 по 2012 год, остается загадкой.
В недавней статье, опубликованной в журнале Astronomy and Astrophysicals, наша команда обнаружила странную звезду в скоплении Девы, которое также находится на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас. В отличие от SN 2009ip, звезда не имела водорода и состояла в основном из гелия. Наблюдалось очень медленное увеличение яркости звезды в течение пяти лет (подобно медленному включению лампочки с помощью диммера) до того, как была обнаружена сверхновая.
Сверхновая, получившая обозначение SN 2023fyq, предоставила астрономам редкую возможность запечатлеть первые лучи взрыва сверхновой, известного как ударный прорыв, из обсерваторий по всему миру и в космосе, во многом благодаря ежедневному мониторингу активности предшественника.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Конфликт с текущей теорией
Эта предварительная активность предоставляет прекрасную возможность раскрыть тайны взрывов сверхновых и пролить свет на условия, которые предшествовали и последовали за этими космическими событиями.
Основная причина этой активности перед сверхновой остается неясной. Считается, что изолированная массивная звезда не испытывает столь быстрых колебаний блеска. В последние моменты жизни звезды ее ядро подвергается быстрой эволюции, отчаянно пытаясь использовать истощающиеся запасы топлива для противодействия сокрушающей силе гравитации.
Однако в этот момент звезда настолько велика, что любая активность в ядре уже не успевает достичь поверхности. Наблюдение за этими драматическими изменениями, происходящими так близко к кончине звезды, представляет собой серьезный вызов современным теориям.
Убедительная гипотеза предполагает взаимодействие нескольких звезд. Звезды рождаются в плотных облаках газа и пыли, где в непосредственной близости могут образовываться несколько звезд. Соседние звезды могут взаимодействовать гравитационно, обмениваясь материалом на орбите друг вокруг друга.
Этот массоперенос может быть ответственен за изменения блеска, наблюдаемые у SN 2009ip перед взрывом, а также за дефицит водорода, наблюдаемый у SN 2023fyq. Компаньоном может быть другая массивная звезда или, возможно, более экзотический объект, например черная дыра.
Мы знаем, что не все извержения заканчиваются взрывом сверхновой. Например, Эта Киля — звезда в 100 раз больше Солнца — испытала «Великое извержение» в 1840-х годах, выбросив в космос массу, в 30 раз превышающую массу Солнца. Хотя это был чрезвычайно мощный взрыв, массивная звезда не была разрушена.
Все звезды объявляют о своем уходе? Мы не уверены. По-видимому, нормальные сверхновые наблюдались при извержениях предшественников, отчасти благодаря глубоким наблюдениям, которые выявили слабую активность предшественников.
В 2025 году обсерватория Веры Рубин, оснащенная самой большой в мире камерой, начнет изучать эти события. При разрешении 3200 мегапикселей он более чем в 40 раз чувствительнее, чем камеры, доступные нам на Земле, что дает возможность искать более слабые предвестники активности.
В Стокгольмском университете наша команда в настоящее время использует телескопы Европейской южной обсерватории и переходного центра Цвики, в том числе Северный оптический телескоп в Ла-Пальме, Испания, и Очень большой телескоп в Серро Параналь в пустыне Атакама на севере Чили, чтобы идентифицировать Это признаки того, что звезда приближается к концу своей жизни.
Обнаружив эти сигналы, мы можем предупредить научное сообщество и быть готовыми наблюдать, как звезда переживает свои последние, драматические моменты.
Информация от: Разговором
