Семнадцать лет назад астрономы стали свидетелями вспышки сверхновой, отдаленной от нас на 40 миллионов световых лет, в галактике NGC 7424, расположенной в южном созвездии Журавля. Сейчас в исчезающем послесвечении этого взрыва Космический телескоп NASA Hubble сфотографировал впервые изображение пережившего взрыв компаньона сверхновой. Это изображение – наиболее убедительное доказательство, что некоторые сверхновые рождаются в двойных системах.
«Мы знаем, что большинство массивных звезд составляют двойные системы,» – говорит Stuart Ryder, ведущий автор исследования из Австралийской астрономической обсерватории (ААО) в Сиднее (Австралия), – «Множество звёзд в этих двойных системах взаимодействуют между собой и передают газ друг другу, когда их орбиты сближаются».
Компаньон звезды-предшественника сверхновой не был невинным свидетелем взрыва. Он перетянул себе почти весь водород из недр обреченной звезды, а точнее из слоя, ответственного за перенос энергии из ядра звезды в её атмосферу. За миллион лет до того, как первоначальная звезда взорвалась суперновой воровство газа компаньоном дестабилизировало первоначальную звезду, заставляя ее периодически сбрасывать оболочки из газообразного водорода до катастрофы.
Сверхновая SN 2001ig, сбросившая свою внешнюю оболочку, относится к типу IIb. Это нестандартный тип сверхновых, т.к. большинство, но не весь, водород был потерян звездой до взрыва. Такой тип взрыва сверхновых был впервые обнаружен членом команды исследователей Alex Filippenko, работавшим в Университете Калифорнии (Беркли).
Каким образом такие звезды сбрасывают свою внешнюю оболочку до конца не очень понятно. Изначально, предполагалось, что подобное происходит с одиночными звездами с очень сильными ветрами, которые отталкивают внешние оболочки. Проблема состояла в том, что когда астрономы начали искать первоначальные звёзды, которые взорвались сверхновыми, они не смогли найти таковых для множества сверхновых, сбросивших свою внешнюю оболочку.
«Это казалось особенно странным, потому что астрономы ожидали, что звезды-предшественники будут наиболее массивными и яркими,» – объяснял член команды Ori Fox из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе. – «А также, само количество сверхновых, сбросивших свою внешнюю оболочку, больше, чем было предсказано». Этот факт привел учёных к предположению, что множество звёзд-предшественников находились в менее массивных двойных системах, что было необходимо подтвердить.
Поиск компаньона в двойной системе после взрыва сверхновой – нелегкая задача. Во-первых, он должен находиться на достаточно близком расстоянии от Земли, чтобы Hubble мог увидеть такую тусклую звезду. SN 2001ig и её компаньон как раз находятся на таком расстоянии. В этих границах не так много звёзд превращается в сверхновые. Еще более важным является то, что астрономам необходимо установить их точное местонахождение с помощью очень точных измерений.
В 2002 году, в скорости после того, как SN 2001ig взорвалась, учёные установили точное местонахождение сверхновой с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной лаборатории в Сьерро-Параналь (Чили). В 2004 году за ними последовали коллеги из Южной обсерватории Gemini в Сьерра-Пачона (Чили). Именно эти наблюдения впервые показали наличие пережившего взрыв в двойной системе компаньона.
Зная точные координаты, Ryder и его команда получили возможность навести Hubble на соответствующие координаты 12 лет спустя, после того как блеск сверхновой затух. Благодаря исключительному разрешению и чувствительности в ультрафиолетовом спектре Hubble они смогли обнаружить и сфотографировать пережившего взрыв компаньона, такая задача была под силу только Hubble.
До взрыва сверхновой период обращения двух звезд вокруг общего тела масс составлял около года.
Когда звезда-предшественник взорвалась, она оказала гораздо меньше влияния на пережившего взрыв компаньона, чем можно было предположить. Представьте себе косточку авокадо, представляющую плотное ядро звезды-компаньона, в желатиновом десерте, представляющем сброшенную внешнюю газовую оболочку звезды. По мере прохождения ударной волны желатин временно растягивается и покачивается, но косточка авокадо не повреждается.
В 2014 году Fox и его команда использовали Hubble, чтобы обнаружить компаньона другой сверхновой типа IIb – SN 1993J. Однако, они зафиксировали только спектрограмму, а не картинку. SN 2001ig – это первый случай, когда переживший взрыв компаньон был сфотографирован. «Мы наконец-то смогли поймать звездного вора, который подтвердил наши подозрения, что он там должен быть,» – рассказал Filippenko.
Возможно, у не менее половины всех сбросивших внешнюю оболочку сверхновых есть компаньоны, вторая половина теряет свои внешние оболочки из-за звездного ветра. Конечная цель Ryder и его команды точно определить сколько из сверхновых, сбросивших внешние оболочки, имеют компаньонов.
Следующей задачей было бы найти сверхновую, полностью сбросившую внешнюю оболочку, так как упомянутые SN 2001ig и SN 1993J сбросили только около 90 процентов оболочки. Такие сверхновые, полностью сбросившие внешние оболочки, не имеют существенных ударных взаимодействий с газом окружающей звездной среды, поскольку их внешние оболочки были потеряны задолго до взрыва. Без ударных взаимодействий они затухают гораздо быстрее. Это означает, что команде остаётся только подождать два-три года, чтобы найти переживших взрыв компаньонов.
Материалы о текущей работы команды опубликованы 28.03.2018 в Astrophysical Journal.
Источник: nasa.gov.
Перевод: Анна Какурникова
