|
Как взрываются звезды в реальном времени
|
|
|
|
Астрономы получили изображения двух звездных взрывов, известных как новые, в течение нескольких дней после их извержения и с беспрецедентной детализацией. Этот прорыв является прямым доказательством того, что эти взрывы являются более сложными, чем считалось ранее, с множественными выбросами материала и, в некоторых случаях, значительными задержками в процессе выброса.
|
|
|
|
В международном исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, использовался передовой метод, называемый интерферометрией, в Центре астрономии с высоким угловым разрешением (CHARA Array) в Калифорнии. Этот подход позволил ученым объединить свет от нескольких телескопов, добившись высокого разрешения, необходимого для непосредственного изображения быстро развивающихся взрывов.
|
|
|
|
"Эти снимки дают нам возможность увидеть крупным планом, как вещество выбрасывается из звезды во время взрыва", - сказала Гейл Шефер из штата Джорджия, директор массива ЧАРА. "Отслеживание этих временных событий требует гибкости для адаптации нашего ночного графика по мере обнаружения новых возможностей".
|
|
|
|
Новые звезды возникают, когда в плотном остатке звезды, называемом белым карликом, происходит безудержная ядерная реакция после кражи материала у звезды-компаньона. До недавнего времени астрономы могли лишь косвенно судить о ранних стадиях этих извержений, поскольку расширяющийся материал выглядел как одиночная, неразличимая светящаяся точка.
|
|
|
|
|
|
|
Выявление того, как происходит выброс и взаимодействие между собой, имеет решающее значение для понимания того, как формируются ударные волны в новых звездах, которые были впервые обнаружены с помощью большого зонального телескопа НАСА "Ферми" (LAT). За первые 15 лет своей работы Fermi-LAT обнаружил излучение более чем 20 новых звезд с энергией ГэВ, что позволило установить, что эти взрывы являются галактическими источниками гамма-излучения, и подчеркнуть их потенциал в качестве источников множественных сообщений.
|
|
|
|
История о двух новых звездах
|
|
|
|
Команда ученых сфотографировала две совершенно разные новые звезды, которые вспыхнули в 2021 году. Одна из них, Nova V1674 Herculis, была одной из самых быстрых за всю историю наблюдений, вспыхивая и затухая всего за несколько дней. На снимках были видны два отчетливых перпендикулярных потока газа — свидетельство того, что взрыв был вызван несколькими взаимодействующими выбросами. Примечательно, что эти вновь возникающие потоки появились на снимках, в то время как космический гамма-телескоп НАСА "Ферми" также обнаружил гамма-лучи высокой энергии, что напрямую связывает мощное излучение со сталкивающимися потоками.
|
|
|
|
Вторая, Nova V1405 Cassiopeiae, эволюционировала гораздо медленнее. Удивительно, но она сохраняла свои внешние слои более 50 дней, прежде чем, наконец, выбросила их, что стало первым явным свидетельством отсроченного выброса. Когда вещество наконец было выброшено, произошли новые толчки, которые снова привели к появлению гамма—лучей, наблюдаемых аппаратом НАСА "Ферми".
|
|
|
|
"Эти наблюдения позволяют нам наблюдать звездный взрыв в режиме реального времени, что очень сложно и долгое время считалось чрезвычайно сложной задачей", - сказал Элиас Айди, ведущий автор исследования и профессор физики и астрономии в Техасском техническом университете. "Вместо того, чтобы наблюдать простую вспышку света, мы теперь раскрываем истинную сложность того, как происходят эти взрывы. Это похоже на переход от зернистой черно-белой фотографии к видео высокой четкости".
|
|
|
|
Выявляя скрытые структуры
|
|
|
|
Возможность различать такие мелкие детали появилась благодаря использованию интерферометрии - того же метода, который позволил получить изображение черной дыры в центре нашей галактики. Эти четкие изображения были дополнительно дополнены спектрами, полученными от крупных обсерваторий, таких как Gemini, которые отслеживали эволюцию отпечатков выброшенного газа. По мере того как в спектрах появлялись новые особенности, они совпадали со структурами, обнаруженными на интерферометрических изображениях, что давало убедительное однозначное подтверждение того, как формировались и сталкивались потоки.
|
|
|
|
"Это экстраординарный шаг вперед", - сказал Джон Монье, профессор астрономии Мичиганского университета, соавтор исследования и эксперт в области интерферометрической визуализации. "Тот факт, что теперь мы можем наблюдать, как взрываются звезды, и сразу же видеть структуру материала, выбрасываемого в космос, удивителен. Это открывает новое окно в некоторые из самых драматичных событий во Вселенной".
|
|
|
|
Последствия для физики звезд
|
|
|
|
Полученные результаты не только выявляют неожиданную сложность новых звезд, но и помогают объяснить их мощные ударные волны, которые, как известно, вызывают высокоэнергетическое излучение, такое как гамма-лучи. Телескоп НАСА "Ферми" стал ключевым инструментом в обнаружении этой связи, превратив новые звезды в естественные лаборатории для изучения физики ударных волн и ускорения частиц.
|
|
|
|
"Новые звезды в нашей галактике — это нечто большее, чем фейерверки, это лаборатории экстремальной физики", - говорит профессор Лаура Хомюк, соавтор исследования из Мичиганского государственного университета и эксперт по звездным взрывам. "Наблюдая за тем, как и когда происходит выброс материала, мы можем, наконец, установить связь между ядерными реакциями на поверхности звезды, геометрией выброшенного материала и высокоэнергетическим излучением, которое мы обнаруживаем из космоса".
|
|
|
|
Полученные данные опровергают устоявшееся мнение о том, что извержения новых звезд являются единичными, импульсивными событиями. Вместо этого они указывают на различные пути выброса, включая множественные выбросы и замедленное высвобождение оболочки, что меняет наше понимание этих космических взрывов.
|
|
|
|
"Это только начало", - сказал Айди. "С большим количеством наблюдений, подобных этим, мы, наконец, сможем начать отвечать на важные вопросы о том, как звезды живут, умирают и влияют на свое окружение. Новые звезды, которые когда-то рассматривались как простые взрывы, оказываются гораздо богаче и увлекательнее, чем мы себе представляли".
|
|
|
|
Источник
|
