Астрономы из Калифорнийского университета в Санта–Барбаре и международная группа исследователей обнаружили уникальный сигнал, исходящий от сверхъяркой сверхновой SN 2024afav. Результаты работы, принятые к публикации в журнале Nature, описывают явление, которое ученые назвали «чирпом» – это серия световых импульсов, частота которых постоянно возрастает. Объект находится на расстоянии около миллиарда световых лет от Земли и демонстрирует поведение, ранее не зафиксированное при наблюдениях за взрывами звезд.
Обычные сверхновые постепенно набирают яркость и так же плавно угасают. Однако класс сверхъярких сверхновых, открытый около 20 лет назад, может светить в десятки и сотни раз интенсивнее. Долгое время причины таких вспышек оставались предметом дискуссий. В случае с SN 2024afav исследователи зафиксировали ритмичные колебания блеска, которые невозможно объяснить случайными столкновениями выброшенного вещества с окружающим газом. Структурированность сигнала указала на наличие упорядоченного механизма в центре системы.
Согласно предложенной модели, после коллапса массивной звезды образовался магнетар – сверхплотная нейтронная звезда с экстремально сильным магнитным полем. Вокруг нее из остатков звездного вещества сформировался наклонный аккреционный диск. Ключевую роль в возникновении «чирпа» сыграло предсказанное общей теорией относительности увлечение инерциальных систем отсчета, известное как эффект Лензе – Тирринга. Вращающийся магнетар закручивает пространство–время вокруг себя, заставляя диск прецессировать, то есть совершать волнообразные колебания.
В процессе прецессии диск периодически блокирует и отражает свет, исходящий от центрального объекта, создавая эффект космического маяка. По мере того как вещество диска приближается к магнетару, скорость его колебаний увеличивается, что земные телескопы фиксируют как учащающиеся вспышки. Исследователи проверили несколько альтернативных гипотез, включая классические ньютоновские взаимодействия, однако только релятивистская модель полностью совпала с данными наблюдений по периодичности и скорости изменения сигнала.
Для фиксации этого феномена потребовалась работа глобальной сети телескопов Las Cumbres Observatory. Наблюдения велись непрерывно более 200 дней после того, как в декабре 2024 года система ATLAS зафиксировала первую вспышку. Возможность корректировать график работы телескопов в режиме реального времени позволила ученым подтвердить свои прогнозы по времени появления следующих импульсов яркости.
Это открытие стало первым случаем применения общей теории относительности для объяснения внутренней механики сверхновой. Оно подтверждает гипотезу о том, что именно магнетар служит энергетическим двигателем сверхъярких звездных взрывов. В ближайшее десятилетие астрономы рассчитывают обнаружить множество подобных объектов с помощью новой обсерватории имени Веры Рубин в Чили, которая будет генерировать колоссальные объемы данных при сканировании ночного неба.