Астрономы нашли сверхновую, которая уничтожила себя без остатка

Астрономы давно предполагали, что самые тяжелые звезды, масса которых в сотни раз превышает солнечную, могут погибать необычным способом. В обычных сверхновых после взрыва остается нейтронная звезда или черная дыра. Однако для светил с чрезвычайно массивным ядром расчеты предсказывают иной сценарий. В их недрах гамма-излучение начинает превращаться в пары электронов и позитронов. Из-за этого внутреннее давление, удерживающее звезду от коллапса, падает. 

Ядро стремительно сжимается, температура резко возрастает, запуская мощную термоядерную реакцию. В результате вся звезда взрывается целиком, не оставляя после себя компактного остатка. Этот процесс называют парной нестабильностью. Хотя подобные события предсказывали еще в прошлом веке, убедительных подтверждений до сих пор не хватало. 

Объект SN 2023vbw обнаружили в октябре 2023 года на окраине небольшой карликовой галактики, бедной тяжелыми химическими элементами. Именно такие условия считаются благоприятными для формирования звезд экстремально большой массы. Самые первые наблюдения показали, что сверхновая ведет себя необычно: ее яркость росла очень медленно и достигла максимума примерно через 190 дней после начала взрыва. Для сравнения: большинство сверхновых достигают пика за несколько недель. Кроме того, общая энергия излучения более чем в 10 раз превысила энергию, наблюдающуюся у типичных сверхновых II типа. 

Астрономы наблюдали рекордную сверхновую звезду Ученые представили результаты более двух лет наблюдений за сверхновой SN2016aps — рекордно долгой и крупной: масса этой звезды могла достигать 100 масс Солнца. naked-science.ru

Собрав обширный набор данных — фотометрию в различных диапазонах волн, спектры, а также наблюдения в рентгеновском и радиодиапазонах, — астрономы выяснили, что вещество выброса двигалось со скоростью примерно восемь тысяч километров в секунду. При этом сама сверхновая сохраняла необычно стабильные характеристики на протяжении многих месяцев. Такое поведение плохо согласуется со стандартными моделями взрывов массивных светил. 

Чтобы выяснить природу объекта, международная исследовательская группа под руководством Даити Хирамацу (Daichi Hiramatsu) из Университета Флориды (США) построила модели световой кривой — зависимости яркости от времени. Лучшее соответствие наблюдениям дали сценарии, в которых масса выброшенного вещества составляла от 170 до 350 масс Солнца. Эти значения сильно превышают параметры даже самых мощных известных сверхновых обычного типа. Расчеты также выявили наличие от 1,2 до 1,6 массы Солнца радиоактивного никеля — элемента, распад которого поддерживает свечение сверхновой после взрыва. 

Полученные параметры практически совпали с предсказаниями для парно-нестабильных сверхновых. Дополнительным аргументом стало низкое содержание тяжелых элементов в звезде и окружающей среде. В теории именно в таких условиях массивные светила способны сохранить достаточную массу до момента гибели и войти в режим парной нестабильности. 

Редкая сверхновая вспыхнула дважды из-за соседства с черной дырой Не все сверхновые похожи друг на друга. Некоторые вспыхивают дважды и озадачивают ученых необычной светимостью. Одной из таких стала SN 2023zkd, которая сперва казалась «нормальной». Как выяснилось… naked-science.ru

В то же время исследователи выявили признаки взаимодействия выброшенного вещества с окружающим звезду газом. Судя по спектрам, вокруг прародителя существовала плотная дискообразная оболочка вещества, которую звезда выбросила еще до взрыва. Столкновение ударной волны с этим материалом дополнительно усиливало свечение сверхновой и может объяснить некоторые особенности наблюдаемой картины.

Авторы научной работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, отметили, что SN 2023vbw остается достаточно яркой для дальнейших наблюдений. В будущем новые телескопы, включая обсерваторию имени Веры Рубин и телескоп Нэнси Грэй Роман, помогут обнаруживать десятки или даже сотни подобных объектов. Это позволит проверить, как часто во Вселенной происходят парно-нестабильные взрывы, и лучше понять судьбу самых массивных звезд.