Обнаруженная звезда, летящая через Млечный Путь, настолько странна, что астрономы могут только заключить, что она была выброшена во время очень необычного события сверхновой.
Звезда - белый карлик удаленный на расстоянии около 1430 световых лет, называемый SDSS J1240 + 6710 и по прозвищу Dox, - движется со скоростью 250 километров в секунду (155 миль в секунду) против направления вращения галактики. Но и это еще не самое странное в ней. Химический состав Докса чрезвычайно необычен - настолько необычен, что предполагает, что звезда была разогнана до высокой скорости в результате взрыва сверхновой, которого мы никогда раньше не видели.
Белые карлики - это то, что остается, когда маломассивная звезда - примерно в восемь раз превышающая массу Солнца - достигает конца своей жизни, исчерпывая материал для термоядерного синтеза в своем ядре.
Одинокие белые карлики, каким будет и наше Солнце, взрывают большую часть своей массы, прежде чем их ядро разрушится само по себе и превратится в объект менее чем около 1,4 солнечных масс. Это максимальная масса для стабильного белого карлика.
Эти одинокие белые карликовые звезды не станут сверхновыми - они просто будут белыми карликами, медленно остывая в течение миллиардов лет. Их химия довольно хорошо понятна, так как в большинстве случаев их атмосфера состоит в основном из водорода и гелия, а также из небольшого количества углерода и кислорода.
В 2015 году, однако, астрономы обнаружили Dox, белую карликовую звезду с необычно малой массой - около 40 процентов массы Солнца. Спектроскопический анализ показал, что в ее атмосфере был почти чистый кислород со следами магния, неона и кремния - никаких следов водорода или гелия.
Это, очевидно, заслуживает более пристального взгляда, поэтому команда астрономов во главе с физиком Борисом Гансике из Университета Уорика в Великобритании провела собственные спектроскопические наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл.
То, что они нашли, было еще более странным. Атмосфера Dox также содержала следы углерода, натрия и алюминия. Все эти элементы образуются во время начальных термоядерных реакций взрыва сверхновой.
Но более тяжелые элементы, которые выковываются из этих более легких элементов на более поздних стадиях сверхновой - элементы «группы железа», железо, никель, хром и марганец - также полностью отсутствовали. Как будто сверхновая завелась, а потом вымерла.
Когда команда вычислила скорость звезды, они обнаружили, как быстро она пронеслась по галактике, и осколки стали на свои места.
«Эта звезда уникальна, потому что у нее есть все ключевые черты белого карлика, но она обладает очень высокой скоростью и необычными изобилиями, которые не имеют смысла в сочетании с ее малой массой», - объяснил Гансике.
«Она имеет химический состав, который является отпечатком ядерного горения, малую массу и очень высокую скорость: все эти факты подразумевают, что она, должно быть, произошла из какой-то близкой двойной системы и должна была подвергнуться термоядерному воспламенению. Это был тип сверхновой, но такого рода, которого мы раньше не видели».
Многие звезды во Вселенной находятся в двойных парах, заблокированных на близкой взаимной орбите, и именно так мы можем получить сверхновую звезду белого карлика. Если хотя бы одна из звезд является белым карликом, и она откачивает материал от своей звезды-компаньона, она может накопить слишком много материала, чтобы оставаться стабильной, что приведет к взрыву сверхновой звезды.
Команда считает, что этот процесс начался, но термоядерного зажигания и последующего выброса массы было достаточно, чтобы нарушить двойную орбиту, и обе звезды полетели в противоположных направлениях.
«Если это был жесткий бинарный файл, и он подвергся термоядерному воспламенению, извергнув довольно большую массу, появляются условия для производства белого карлика с малой массой и его полета с орбитальной скоростью», - сказал Гансике.
Двойные сверхновые белые карлики являются одними из наиболее хорошо изученных во Вселенной. Их называют сверхновыми типа Ia, и их хорошо характеризуемая абсолютная яркость делает их невероятно полезным инструментом для измерения космических расстояний.
Они некоторое время задерживаются в небе, сначала проясняются на несколько месяцев, когда звезда взрывается, а затем постепенно исчезают в течение нескольких лет. Этот остаточный свет питается от радиоактивного никеля - и его отсутствие в неисправном кабоме от Dox могло бы объяснить, как мы могли его пропустить.
Частичная сверхновая была бы просто короткой вспышкой - событием, которое легко пропустить, если мы не смотрим на него, и в этом случае оно показывает, как мало мы знаем о том, как умирают звезды.
«Сейчас мы обнаруживаем, что существуют различные типы белых карликов, которые выживают при сверхновых в разных условиях, и, используя составы, массы и скорости, которые у них есть, мы можем выяснить, какой тип сверхновой они перенесли», - сказал Гансике.
«Там явно целый зоопарк. Изучение выживших сверхновых в нашем Млечном Пути поможет нам понять мириады сверхновых, которые мы видим в других галактиках».