Астрономы наблюдали вспышку сверхновой нового типа
Астрономы впервые наблюдали процесс вспышки сверхновой нового типа — при слиянии двух звезд, а не при коллапсе одной массивной звезды. В двойной звездной системе черная дыра или нейтронная звезда по спирали проложила себе путь в ядро звезды-компаньона и заставила ее взорваться в виде сверхновой. Статья об этом опубликована в журнале Science.
"Теоретики предсказывали, что это может произойти, но мы впервые наблюдаем подобное событие", — заявил ведущий автор статьи, Диллон Донг из Калифорнийского технологического института.
Все началось с изучения данных, полученных в ходе проведения обзора VLASS (Very Large Array Sky Survey) в 2017 году. Был обнаружен интересный объект VT J121001+495647, ярко светящийся в радиодиапазоне. Последующие наблюдения этого объекта с помощью VLA — Very Large Array, Сверхбольшой антенной решетки — и телескопа Keck на Гавайях позволили выяснить, что радиоизлучение приходит с окраин карликовой галактики, расположенной примерно в 480 млн световых лет от Земли. Позже было обнаружено, что рентгеновскую вспышку, исходящую от этого объекта, в 2014 году зафиксировал также инструмент MAXI, находящийся на борту Международной космической станции.
Данные, полученные от всех этих наблюдений и собранные воедино, позволили восстановить историю многовекового смертельного "танца", исполненного двумя массивными звездами. Как и большинство звезд, масса которых сильно превышает массу Солнца, эти две звезды родились в виде тесной двойной системы. Одна из этих звезд была заметно массивнее соседки и, соответственно, эволюционировала гораздо быстрее.
В конце концов она исчерпала запасы своего ядерного "горючего" и взорвалась в виде сверхновой, оставив после себя либо черную дыру, либо сверхплотную нейтронную звезду. Согласно общей теории относительности движение массивных тел с ускорением приводит к тому, что они излучают гравитационные волны и теряют кинетическую энергию: два близких массивных объекта, вращающиеся вокруг общего центра масс, со временем падают друг на друга по спирали. Таким образом, орбита черной дыры или нейтронной звезды неуклонно сужалась, этот объект приближался к своему спутнику и около 300 лет назад вошел в его атмосферу. Начался финальный этап слияния двух этих объектов.
Выброшенный в ходе этого слияния газ по спирали выбрасывался наружу, образовав расширяющееся кольцо в форме тора вокруг этой пары. В конце концов черная дыра или нейтронная звезда прорвалась внутрь, достигнув ядра своей звезды-компаньона и нарушив тем самым процессы производства звездной энергии посредством термоядерного синтеза, которые, собственно, и удерживают в равновесии ядра массивных звезд перед лицом неминуемого коллапса под действием гравитационных сил. Когда ядро схлопнулось, оно на короткое время образовало аккреционный диск из материала, вращающегося вокруг "злоумышленника", и исторгло релятивистскую струю вещества, движущегося с околосветовой скоростью и пробившего себе путь сквозь звезду. Коллапс ядра звезды привел к тому, что она вспыхнула как сверхновая вслед за более ранней вспышкой своего собрата.
"Этот выброс и породил рентгеновские лучи, наблюдаемые прибором MAXI на борту МКС, подтвердив тем самым дату этого события, произошедшего в 2014 году, — сказал Донг. — Звезда-компаньон рано или поздно должна была взорваться, но это слияние ускорило весь процесс".
Вещество, выброшенное взрывом сверхновой в 2014 году, двигалось намного быстрее, чем материал, сброшенный перед этим со звезды-компаньонки, и к тому времени, когда VLASS наблюдал за объектом VT J121001+495647, релятивистские струи вещества от сверхновой столкнулись с этим более медленно движущимся материалом, вызвав мощные вторичные катаклизмы, наблюдавшиеся в виде яркого радиоизлучения на VLA.
"Все части этого паззла соединились, чтобы рассказать нам эту удивительную историю, — пояснил Грегг Халлинан из Калифорнийского технологического института. — Остаток звезды, которая взорвалась давным-давно, вонзился в своего компаньона, в результате чего он тоже взорвался".
По словам Халлинана, ключом к открытию стал семилетний обзор VLASS, который отображает около 80% неба и позволяет обнаруживать всякие интересные нестационарные объекты. Однако эта сверхновая, образовавшаяся в результате слияния звезд, стала приятным сюрпризом.