Обнаружена странная потеря массы звезды перед ее взрывом в сверхновую

Новое открытие в звездной астрофизике бросает вызов традиционным теориям эволюции звезд. Объектом в центре исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal Letters, является сверхновая SN 2023ixf, обнаруженная в мае 2023 года астрономом-любителем Коичи Итагаки из города Ямагата, Япония.

SN 2023ixf — сверхновая типа II, расположенная в галактике Вертушка, или M101, примерно в 20 миллионах световых лет от Земли. Учитывая ее особенность, она дает астрономам драгоценную возможность изучить события, которые приводят к гибели массивных звезд.

SN 2023ixf: необычная сверхновая типа II

Сверхновые типа II, или коллапс ядра, возникают, когда красные звезды-сверхгиганты, масса которых в 8–25 раз превышает массу нашего Солнца, коллапсируют под собственным весом, а затем взрываются. Однако SN 2023ixf, несмотря на попадание в эту категорию, продемонстрировал совершенно неожиданное поведение.

Обычно через несколько часов после взрыва сверхновые типа II производят интенсивное излучение света, когда ударная волна достигает внешней поверхности умирающей звезды. Однако кривая блеска SN 2023ixf, похоже, не соответствовала поведению, предсказанному теорией.

Чтобы понять, почему, исследовательская группа под руководством постдока Даичи Хирамацу из Центра астрофизики (CfA) Гарвардского и Смитсоновского института объединила и проанализировала данные нескольких телескопов. К ним относятся 1,5-метровый телескоп Тиллингхаста, 1,2-метровый телескоп и ММТ, расположенный в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла в Аризоне. Также были использованы данные Глобального проекта сверхновой, проекта обсерватории Лас-Кумбрес, обсерватории НАСА Нила Герельса Свифта и многих других источников.

Задержка взрыва раскрывает астрономическую тайну

В результате объединения и анализа данных выяснилось, что, в явном противоречии с предсказаниями теорий звездной эволюции, взрыв, или ударная волна, SN 2023ixf произошел с задержкой в несколько дней. В связи с этим Хирамацу заявил:

Эта задержка является прямым доказательством присутствия плотного материала, образовавшегося в результате недавней потери массы. Наши новые наблюдения выявили значительную и неожиданную потерю массы, равную массе Солнца, в последний год перед взрывом.

Однако такая потеря массы нетипична для сверхновых типа II. Таким образом, новые наблюдения показывают потенциальное состояние нестабильности на последних стадиях жизни звезды, приводящее к экстремальной потере массы. Это явление может быть связано с последними стадиями ядерного истощения высокомассивных элементов, таких как кремний, в ядре звезды.

Золотая жила информации

Параллельно с исследованиями Хирамацу профессор астрономии Гарвардского университета Эдо Бергер провел дополнительные наблюдения сверхновой с помощью субмиллиметровой решетки CfA (SMA), расположенной на вершине Маунакеа (Гавайи). Эти данные, также опубликованные в журнале The Astrophysical Journal Letters, позволили непосредственно проследить столкновение между обломками сверхновой и плотным материалом, потерянным перед взрывом.

По мнению Бергера, единственный способ понять поведение массивных звезд на последних стадиях их жизни вплоть до момента взрыва — это обнаружить сверхновые, когда они еще очень молоды, желательно близко друг к другу, и затем изучить их на разных длинах волн. “Используя оптический и миллиметровый телескопы, мы фактически превратили SN 2023ixf в машину времени, чтобы восстановить, что делала звезда-прародительница до момента своей гибели”.

Сотрудничество астрономов-профессионалов

Само открытие сверхновой и его непосредственное наблюдение имеют важное значение для астрономов всего мира, в том числе и для тех, кто занимается наукой в своем собственном дворе.

Коити Итагаки обнаружил сверхновую 19 мая 2023 года из своей частной обсерватории в Окаяме (Япония). Совокупность данных, полученных Итагаки и другими астрономами, позволила определить время взрыва с точностью до двух часов, что дало профессиональным астрономам CfA и других обсерваторий преимущество в их исследованиях.

Астрономы CfA продолжают сотрудничать с Итагаки в рамках текущих оптических наблюдений. “Сотрудничество между астрономами и профессиональными астрономами имеет давнюю традицию успеха в области сверхновых“, — сказал Хирамацу. “В случае SN 2023ixf я получил от Коити Итагаки срочное электронное письмо о его наблюдениях. Без этого отчета и без работы и самоотверженности Итагаки мы бы упустили возможность получить критическое понимание эволюции массивных звезд. И их взрывов сверхновых”.