Астрономы Европейской южной обсерватории впервые обнаружили следы двойной сверхновой: взрыв, который произошел дважды на одной и той же звезде, оставив характерный химический след в 160 000 световых лет от Земли.
В Вселенной есть явления, которые, кажется, призваны напомнить человечеству о его малости, его изумлении, его потребности исследовать то, чего оно еще не понимает. На окраине Большого Магелланова Облака (сателлитной галактики Млечного Пути) астрономы обнаружили нечто беспрецедентное: мертвую звезду, которая взорвалась не один, а два раза, оставив после себя след ионизированного кальция как свидетельство своей двойной агонии.
Это открытие, опубликованное в Nature Astronomy, становится ключом, который может открыть многие двери в понимании эволюции звезд и фундаментальных компонентов космоса.
Остатки этого необычного взрыва носят название SNR 0509-67.5 и находятся на расстоянии около 160 000 световых лет от нас. С помощью чувствительного глаза Very Large Telescope (VLT), оснащенного спектроскопическим инструментом MUSE, ученые обнаружили химический паттерн, который не соответствует традиционным сверхновым.
Примечательным было наличие двух различных слоев высокоионизированного кальция, что можно объяснить только моделью двойного взрыва: явлением, при котором белый карлик, накапливая гелий, взрывается на поверхности, а затем вызывает второй взрыв в своем углерод-кислородном ядре.
«Взрывы белых карликов имеют фундаментальное значение в астрономии», — утверждает Приям Дас, ведущий автор исследования и докторант Университета Нового Южного Уэльса в Канберре. «Но, несмотря на их важность, точный механизм, который их вызывает, по-прежнему остается загадкой, которую мы пытаемся разгадать уже несколько десятилетий».
Характерный след
Сверхновые типа Ia, такие как эта, возникают, когда белый карлик (сжатый остаток звезды, которая когда-то была похожа на наше Солнце) похищает массу у своей звезды-спутника. Если он накапливает достаточное количество материала, взрыв становится неизбежным. Но до сих пор считалось, что эти взрывы происходят при достижении порогового значения массы, известного как предел Чандрасекара (примерно 1,4 масс Солнца). Однако SNR 0509-67.5 доказывает, что не всегда необходимо достигать этого предела: двойной взрыв может произойти раньше и оставить характерный химический след.
Этот химический след (двойной слой кальция и одиночный слой серы) был предсказан много лет назад теоретическими моделями. Теперь, впервые, он подтвержден прямыми наблюдениями.
Для Иво Зайтенцаля, соавтора исследования и руководителя наблюдений во время его работы в Гейдельбергском институте теоретических исследований, это открытие является окончательным: «Эти наблюдения являются явным признаком того, что белые карлики могут взрываться задолго до достижения предела Чандрасекара, и что механизм двойного взрыва — это не просто теория: он реальный».
Четверная детонация?
Модель двойной детонации объясняет не только этот уникальный взрыв, но и разнообразие светимости и спектров, наблюдаемое во многих других сверхновых типа Ia. Кроме того, она обосновывает существование таких событий в системах с белыми карликами различной массы и разными типами звездных компаньонов. E Она даже открывает дверь для еще более экстремального варианта: четверной детонации.
По мнению авторов, в некоторых крайних случаях, когда две белые карлики вращаются вместе, первая белая карлика может взорваться с двойной детонацией, и, ударив свою спутницу остатками взрыва, также может вызвать вторую двойную детонацию во вторичной звезде. Согласно недавним симуляциям, это может привести к образованию структуры, подобной той, что наблюдается в SNR 0509-67.5, с двойными слоями тяжелых элементов, распределенными симметрично.
Эти сверхновые, помимо того, что являются настоящими космическими фейерверками, являются важными инструментами в космологии. Они служат в качестве стандартных свечей для измерения межгалактических расстояний, и их изучение имеет ключевое значение для понимания темной энергии, этой загадочной силы, которая ускоряет расширение Вселенной. Они также являются фабриками железа, элемента, жизненно важного для образования каменистых планет и для жизни, как мы ее знаем.
Сама Земля содержит 32% железа в своей массе. Без этого металла не могли бы сформироваться ядра планет, а без них не было бы магнитного поля, атмосферы и жизни. Более того: в нашем организме железо является основным компонентом гемоглобина, белка, который позволяет кислороду перемещаться по нашей крови. Таким образом, когда звезда, такая как SNR 0509-67.5, взрывается, она не только умирает... она также сеет ингредиенты для будущих миров.