Составное изображение, полученное с помощью Ливерпульского телескопа, показывающее местоположение SN 2023ixf, красной сверхновой-сверхгиганта (самого синего объекта в прямоугольнике), которая произошла на расстоянии 22 миллионов световых лет от Земли в галактике Вертушка. Фото: Э. Циммерман и др., Научный институт Вейцмана/Ливерпульский телескоп.
Сообщения о сверхновых — взрывающихся звездах — насчитывают тысячи лет, и хотя сегодня мы знаем, что эти события создают строительные блоки самой жизни, до сих пор остаются без ответа вопросы об условиях, которые вызывают взрыв звезды.
Исследователи из Института науки Вейцмана теперь добились значительного прогресса в лучшем понимании этих удивительных явлений. Используя несколько телескопов, в том числе обсерваторию В.М. Кека на Маунакеа, остров Гавайи, они смогли собрать данные о сверхновой, которая бывает только раз в жизни, под названием SN 2023ixf. Их выводы опубликованы в сегодняшнем выпуске журнала Nature.
До недавнего времени сверхновые считались редкими: известные явления в Млечном Пути происходят в лучшем случае раз в столетие, освещая ночное небо с интенсивностью 100 миллионов солнц; последний наблюдаемый взрыв в нашей галактике произошел сотни лет назад.
С тех пор достижения в области телескопов помогли идентифицировать сверхновые в далеких галактиках, предоставив больше данных, чем это было возможно ранее. Тем не менее, та же проблема сохраняется; поскольку взрывы невозможно предсказать, астрофизики подобны космическим археологам, обычно прибывающим на место происшествия после события и пытающимся собрать воедино информацию из останков.
«Вот что отличает эту сверхновую», — говорит доктор философии. студент Эрез Циммерман из группы профессора Авишая Гал-Яма в Вейцмане. «Мы смогли — впервые — внимательно следить за сверхновой, когда ее свет выходил из околозвездного материала, в котором была заключена взорвавшаяся звезда».
Открытие было равносильно прибытию на место преступления, когда преступление еще продолжалось.
Ученые признают, что им повезло. Команда Гал-Яма подала заявку на время исследования на космическом телескопе Хаббла НАСА, надеясь собрать данные об ультрафиолетовых (УФ) спектрах любой сверхновой, взаимодействующей с окружающей средой. Вместо этого они получили возможность в режиме реального времени стать свидетелями одной из самых близких сверхновых за последние десятилетия: взрыва красного сверхгиганта в соседней галактике под названием Мессье 101, также известной как галактика Вертушка.
Команда обнаружила SN 2023ixf в пятницу, в начале выходных в Израиле и прямо перед выходными в Балтиморском научном институте космического телескопа — операционном центре телескопа Хаббл. Ситуация еще больше усложняется тем, что это произошло за два дня до свадьбы Циммермана. Команда проявила настойчивость и в пятницу проработала всю ночь, доставив НАСА необходимые измерения в самый последний момент.
«Как учёному очень редко приходится действовать так быстро», — говорит Гал-Ям. «Большинство научных проектов не реализуются посреди ночи, но появилась возможность, и у нас не было другого выбора, кроме как отреагировать соответствующим образом».
Мало того, что им удалось заставить Хаббл принять правильные координаты и угол для записи необходимых данных, но из-за относительной близости взрыва оказалось, что Хаббл уже много раз делал записи в этом секторе Вселенной. Обратившись к архивам НАСА, команда Гал-Яма и многие другие группы смогли получить данные за период до возможной гибели звезды — когда она еще была красным сверхгигантом на последних стадиях жизни — создав таким образом наиболее полный портрет сверхновой. когда-либо: смесь его последних дней и смерти.
Наблюдения за SN 2023ixf основывались на данных ультрафиолетового и рентгеновского излучения со спутников НАСА «Хаббл» и «Свифт», а также со многих лучших телескопов по всему миру.
Сюда входили спектры, снятые с помощью трех инструментов Обсерватории Кека — Cosmic Web Imager (KCWI), Deep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) и спектрометра изображений низкого разрешения (LRIS), — причем каждый инструмент предлагал уникальный вид сверхновой. и как оно изменилось с течением времени.
Сбор высококачественных космических и наземных данных позволил исследователям составить карту двух внешних слоев взрывающейся звезды и выдвинуть необычную гипотезу.
«Расчеты околозвездного материала, выброшенного при взрыве, а также плотности и массы этого материала до и после вспышки сверхновой, создают расхождение, что делает весьма вероятным, что недостающая масса оказалась в черной дыре, которая образовалась после нее. взрыва — то, что обычно очень трудно определить», — говорит доктор философии. студент Идо Ирани из команды Гал-Яма.
«Звезды ведут себя очень хаотично в старости», — говорит Гал-Ям. «Они становятся нестабильными, и мы обычно не можем быть уверены, какие сложные процессы происходят в них, потому что мы всегда начинаем процесс судебно-медицинской экспертизы постфактум, когда большая часть данных уже потеряна».
«Это исследование предоставляет уникальную возможность лучше понять механизмы, которые приводят к завершению жизни звезды и возможному формированию чего-то совершенно нового», — сказал Циммерман.
Ученые, возможно, никогда не узнают, что произойдет с материей, составлявшей бывший красный сверхгигант Мессье 101. Однако более поздние стадии сверхновой продолжаются, и новые данные все еще поступают, а это означает, что это исследование, наряду с последующими исследованиями SN 2023ixf, может дать более глубокое понимание этих взрывных событий.
Информация от: обсерваторией В. М. Кека.
