Вспыхнула ярчайшая сверхновая в истории
Международная команда астрономов во главе с учеными из Университета Бирмингема наблюдала взрыв сверхновой, длящийся около 2-х лет. Поведение и свойства разлетающегося на космическую пыль объекта навели ученых на мысль, что перед ними редчайшее явление — взрыв пульсирующей парно-нестабильной сверхновой. Звезду обозвали SN2016aps, а публикацию о ней отправили в журнал Nature Astronomy.
Яркость вспышки сверхновой оценивается по двум параметрам: по общей энергии взрыва и части энергии, ушедшей на излучение. Излучение обычно уносит не более 1% от общей энергии взрыва. Энергия излучения от вспышки SN2016aps в 5 раз превысила полную энергию взрыва обычной сверхновой. «Это больше, чем мы видели когда-либо прежде», — поделился ведущий автор исследования — доктор Мэтт Николл из Школы физики и астрономии Института гравитационно-волновой астрономии в Университете Бирмингема.
Причину столь яркой вспышки выяснили, когда тщательно проанализировали спектры излучения звезды. Оказалось, что энергия резко возросла, когда взрыв сверхновой настиг убегающую в космические просторы газовую оболочку, которую звезда сбросила за несколько лет до вспышки.
Пульсации, в которых бьется умирающая звезда, избавляясь от газовой оболочки, обычно наблюдаются у гигантских звезд. Масса SN2016aps, по оценкам астрономов, достигает 50-100 масс нашего Солнца, тогда как обычно сверхновые не превышают 8-15 солнечных масс. Подобные громилы часто страдают от парной нестабильности, и дело тут не в сложных партнерских отношениях или биполярном расстройстве.
Парная нестабильность связана с эффектом образования пар электрон-позитрон. В центре звезды-гиганта, где правят экстремально высокие давления и температуры, рождаются гамма-кванты огромных энергий. Чем больше энергии у гамма-кванта, тем больше вероятность его проникновения в самое «сердце» любого вещества — к атомному ядру. В сильном электрическом поле ядра квант может превратиться в электрон и его античастицу с идентичной массой и зарядом, но противоположным знаком — позитрон.
Позитрон — частица так называемой антиматерии. Когда материя и антиматерия сталкиваются, то аннигилируют — исчезают, оставляя в память о себе сгусток энергии. В случае с электрон-позитронной парой после взаимного уничтожения энергия испускается в виде... парочки гамма-квантов.
Поначалу все идет хорошо. Давление гамма-излучения изнутри звезды компенсирует ее гравитационное самосжатие. Но чем больше рождается гамма-квантов, тем больше их энергии расходуется на образование электрон-позитронных пар. Процесс становится неуправляемым и лавинообразным — ничего не напоминает? «Цепная реакция» постепенно доводит звезду до срыва: она начинает истерически разбрасываться собственной газовой оболочкой. С земных телескопов это выглядит, как пульсации.
Через несколько лет давление гамма-излучения снижается, гравитация побеждает, звезда схлопывается, и в регистр астрономов попадает очередная сверхновая. В случае с SN2016aps — чрезвычайно яркая сверхновая. Звучит довольно логично, если отмахнуться от назойливого вопроса: почему звезда такая огромная. Тут на выручку ученым подоспел водород.
Легкого летучего вещества оказалось слишком много на звезде гигантских размеров. Обычно такое водород в таких количествах обнаруживается лишь на относительно небольших светилах. Тогда астрономы мысленно отмотали время назад и представили, что до начала пульсаций и взрыва сверхновой звезда-рекордсменка не была звездой. Она была сразу двумя. Слияние двух звезд в одну вполне объясняет наличие в спектре водорода, парные нестабильности, пульсации и скоропостижный взрыв сверхновой необычайной яркости.
Астрономы надеются и дальше регистрировать подобные сверхновые. Их ослепительный свет может дойти до земных телескопов из уголков космоса, расположенных в миллиардах световых лет от Земли. Весьма вероятно, что однажды мы наткнемся на «аналоговую запись» гибели одной из первых звезд во Вселенной.