|
Как уловить взрыв сверхновой до того, как он произойдет
|
|
|
|
Звезды рождаются, живут и умирают впечатляющими способами, а их гибель ознаменована одним из крупнейших известных взрывов во Вселенной. Подобно тому, как для поддержания горения костру нужны дрова, звезда полагается на ядерный синтез — в основном используя водород в качестве топлива — для выработки энергии и противодействия сокрушительной силе собственной гравитации.
|
|
|
|
Но когда топливо заканчивается, внешнее давление исчезает, и звезда коллапсирует под действием собственного веса, падая почти со скоростью света, врезаясь в ядро и отскакивая наружу. В течение нескольких секунд звезда разлетается на части, выбрасывая звездные обломки в космос со скоростью, в тысячи раз превышающей скорость самой мощной из когда-либо созданных ракет. Это взрыв сверхновой.
|
|
|
|
Астрономы стремятся понять, какие типы звезд вызывают различные виды взрывов. Приводят ли более массивные звезды к более ярким взрывам? Что произойдет, если при взрыве звезда будет окружена пылью и газом?
|
|
|
|
Хотя у нас есть модели, моделирующие гибель звезды, их трудно проверить. Наблюдение за поведением звезды в режиме реального времени до взрыва могло бы помочь ответить на эти вопросы, но найти такую звезду - задача не из легких.
|
|
|
|
|
|
|
Ученые уже делают это в случае извержений на Земле. Вулканологи наблюдают за вулканами, измеряя изменения в активности, чтобы предсказать предстоящее извержение. Например, в марте 1980 года на горе Сент-Хеленс в США начали проявляться некоторые предвестники, такие как сейсмическая активность и десятки извержений пара, выбрасывающих пепел и газ в атмосферу.
|
|
|
|
Два месяца спустя землетрясение вызвало крупнейший из когда-либо зарегистрированных оползней, вызвав повышение давления в магматической камере, что привело к катастрофическому извержению, которое опустошило площадь почти в 232 квадратных мили (600 квадратных километров).
|
|
Извержения до появления сверхновой
|
|
|
|
Массивные звезды, масса которых примерно в 10 раз превышает массу Солнца, могут делать то же самое, хотя и в гораздо больших масштабах. В 2009 году астрономы наблюдали яркое событие на расстоянии 65 миллионов световых лет, которое на первый взгляд напоминало взрыв сверхновой.
|
|
|
|
Получивший название SN 2009ip, взрыв оказался не таким ярким, как ожидалось, и вскоре после открытия был переквалифицирован в "самозваную сверхновую" — гигантское извержение, которое в конечном итоге не уничтожило звезду.
|
|
|
|
В течение следующих трех лет звезда претерпела множество быстрых "мерцающих" событий, напоминающих быстрое включение и выключение электрической лампочки. Наконец, в 2012 году произошла неожиданная вспышка сверхновой. Эволюция взрыва сверхновой изучается и по сей день, и что именно произошло с 2009 по 2012 год, остается загадкой.
|
|
|
|
В недавней статье, опубликованной в журнале Astronomy and Astrophysics, наша команда обнаружила необычную звезду в скоплении Девы, расположенном на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас. В отличие от SN 2009ip, в этой звезде не было водорода, и она состояла в основном из гелия. Более пяти лет наблюдалось очень медленное увеличение яркости звезды — сродни медленному включению лампочки с помощью регулятора яркости, — прежде чем была обнаружена сверхновая.
|
|
|
|
Сверхновая, обозначенная как SN 2023fyq, предоставила астрономам редкую возможность зафиксировать первый свет от взрыва сверхновой, известный как ударный выброс, с помощью обсерваторий по всему миру и в космосе, в основном благодаря ежедневному мониторингу активности предвестника.
|
|
|
|
Противоречие с современной теорией
|
|
|
|
Эта предвестниковая активность дает захватывающий шанс раскрыть тайны взрывов сверхновых, проливая свет на условия, предшествовавшие этим космическим событиям и последовавшие за ними.
|
|
|
|
Основная причина этой активности до появления сверхновой остается неясной. Считается, что изолированная массивная звезда не испытывает таких быстрых колебаний яркости. В последние мгновения жизни звезды ее ядро претерпевает быструю эволюцию, отчаянно пытаясь противостоять сокрушительной силе притяжения с помощью своих истощающихся запасов топлива.
|
|
|
|
Однако на данном этапе звезда настолько велика, что любая активность в ядре не успевает достичь поверхности. Наблюдение за этими драматическими изменениями, происходящими так близко к гибели звезды, представляет собой серьезную проблему для современных теорий.
|
|
|
|
Одна из убедительных гипотез указывает на взаимодействие нескольких звезд. Звезды рождаются в плотных облаках газа и пыли, где в непосредственной близости могут образовываться несколько звезд. Соседние звезды могут гравитационно взаимодействовать друг с другом, обмениваясь веществом, когда они вращаются вокруг друг друга.
|
|
|
|
Этот массоперенос может объяснить изменения яркости, наблюдавшиеся в SN 2009ip перед ее взрывом, и недостаток водорода, наблюдавшийся в SN 2023fyq. Спутником может быть другая массивная звезда или, возможно, более экзотический объект, такой как черная дыра.
|
|
|
|
Мы знаем, что не все извержения заканчиваются взрывом сверхновой. Например, в 1840—х годах Эта Киля — звезда, которая в 100 раз больше Солнца, - пережила "Великое извержение", выбросившее в космос массу, в 30 раз превышающую солнечную. Несмотря на то, что это был взрыв с чрезвычайно высокой энергией, массивная звезда не была уничтожена.
|
|
|
|
Все ли звезды объявляют о своем уходе? Мы не уверены. Наблюдались, казалось бы, обычные вспышки сверхновых с предвестниками извержений, отчасти благодаря тщательным наблюдениям, фиксирующим слабую активность предвестников.
|
|
|
|
В 2025 году обсерватория Веры Рубин, оснащенная самой большой в мире камерой, приступит к изучению этих событий. Камера с разрешением 3200 мегапикселей более чем в 40 раз более чувствительна, чем камеры, имеющиеся у нас на Земле, что дает возможность обнаруживать более слабую активность предшественников.
|
|
|
|
В Стокгольмском университете наша команда в настоящее время использует телескопы Европейской южной обсерватории и Центра временного наблюдения Цвикки, в том числе Северный оптический телескоп в Ла-Пальме, Испания, и Очень большой телескоп в Серро-Паранале в пустыне Атакама на севере Чили, чтобы определить признаки, указывающие на то, что звезда приближается к концу своего существования. его жизнь.
|
|
|
|
Распознавая эти сигналы, мы можем предупредить научное сообщество и быть готовыми наблюдать, как звезда переживает свои последние, драматические моменты.
|
|
|
|
Источник
|
