Взрыв массивной звезды обычно оставляет после себя привычный набор легких элементов — водород и гелий. Но на этот раз ученые впервые зафиксировали явление, когда в спектре доминировали гораздо более тяжелые вещества. Это открытие дало возможность напрямую увидеть глубинные слои звезды в момент ее гибели.
Международная группа специалистов во главе с астрофизиками Северо-Западного университета из США описала новый тип взрыва сверхновой. Объект SN2021yfj заметили в сентябре 2021 года при помощи Центра транзиентных наблюдений Цвикки (ZTF), расположенного в Калифорнии. Система ежедневно сканирует ночное небо и фиксирует кратковременные космические явления. Именно там астрономы обнаружили необычно яркий источник света на расстоянии 2,2 миллиарда световых лет.
Чтобы разобраться в его природе, ученые начали собирать спектры — разложение света по длинам волн, позволяющее определить химический состав. Первые попытки не увенчались успехом: телескопы в разных странах оказались либо заняты, либо не могли наблюдать объект из-за облаков. Решение пришло неожиданно: коллега из Калифорнийского университета предоставил спектр, полученный с помощью обсерватории имени В. М. Кека на Гавайях.
Этот спектр оказался ключевым. В отличие от большинства сверхновых, где доминируют линии водорода, гелия или углерода, SN2021yfj показала мощные сигналы кремния, серы и аргона. Эти элементы формируются глубоко внутри звезды на поздних стадиях ее существования. Наблюдать их напрямую удалось впервые.
По мнению ученых, перед взрывом звезда полностью потеряла свои верхние оболочки. Обычно процесс идет постепенно: сначала исчезает водород, затем проявляются слои гелия и углерода. Однако в случае SN2021yfj речь идет о значительно более глубокой потере вещества, что указывает на крайне бурное протекание последних этапов жизни объекта.
Астрономы объясняют это несколькими возможными механизмами. Среди гипотез — взаимодействие со звездой-компаньоном, особенно мощное извержение или усиленный звездный ветер. Однако наиболее вероятной причиной считают редкий процесс, при котором ядро звезды, сжимаясь под действием гравитации, вновь запускает ядерный синтез. Этот всплеск энергии выбрасывает наружу массивные слои вещества. Когда новый поток сталкивается с ранее выброшенным материалом, возникает яркое излучение, видимое как сверхновая.
SN2021yfj стала первым прямым подтверждением теоретической модели «звездной луковицы», где оболочки расположены слоями в зависимости от тяжести элементов. Теперь ученые получили наглядное свидетельство того, что массивные звезды действительно могут сбрасывать свою внешнюю оболочку вплоть до внутренних слоев.
Хотя причины столь необычного сценария остаются открытыми, астрономы считают, что наблюдение подобных редких событий позволит пересмотреть современные представления о финальных стадиях жизни звезд. Пока SN2021yfj — единственный зафиксированный пример такого явления, и именно поэтому он имеет исключительное значение для астрофизики.