Екстремальне схуднення: знайдено наднову, зірка якої втратила несподівано велику масу перед вибухом

Недавно виявлена наднова, зірка якої за рік до вибуху викинула до повної сонячної маси речовини, ставить під сумнів стандартну теорію зоряної еволюції. Нові спостереження дають астрономам можливість зрозуміти, що відбувається в останній рік перед смертю та вибухом зірки.

Про це розповідають у Центрі астрофізики Гарвардського університету й Смітсонівського інституту (CfA), передають OstanniPodii.com.

SN 2023ixf — наднова II типу, відкрита у травні 2023 року астрономом-аматором Коїті Ітагакі з Ямагати (Японія) незабаром після вибуху її попередника, або вихідної зірки. Розташована на відстані близько 20 млн світлових років у галактиці Цівочне Колесо, близькість SN 2023ixf до Землі, надзвичайна яскравість наднової та її молодий вік роблять її скарбницею спостережуваних даних для вчених, які вивчають загибель масивних зірок під час вибухів наднових.

Новини за подібною темою:

		Спостереження "Вебба" за лінзованою надновою допомагає підтвердити теорію Габбла
		"Габбл" висвітлив наднову в далекій галактиці
		JWST встановив причину найяскравішого гамма-спалаху, але поглибив інше питання

Наднові II типу, або наднові з колапсом ядра, виникають, коли зорі-червоні надгіганти, маса яких щонайменше у вісім, а то й у 25 разів перевищує масу Сонця, руйнуються під дією власної ваги та вибухають. Хоча SN 2023ixf відповідала опису типу II, подальші багатохвильові спостереження, проведені астрономами CfA з використанням широкого спектра телескопів, виявили нову та несподівану поведінку.

Наднові з колапсом ядра протягом кількох годин після вибуху дають спалах світла, який виникає, коли ударна хвиля від вибуху досягає зовнішнього краю зірки. Однак крива блиску SN 2023ixf не відповідала очікуваній поведінці.

Для того, аби краще зрозуміти ударну хвилю SN 2023ixf, група вчених під керівництвом постдокторанта CfA Даїчі Хірамацу проаналізувала дані від 1,5-метрового телескопа Тіллінггаст, 1,2-метрового телескопа та ММТ (Багатодзеркальний телескоп) в обсерваторії CfA ім. Фреда Лоуренса Уіппла, що в Аризоні, а також дані Глобального проєкту з наднових — ключового проєкту обсерваторії Лас-Кумбрес, обсерваторії НАСА ім. Ніла Герелса Свіфта та багатьох інших.

Концепція художника показує яскравий вибух SN 2023ixf. Credit: Melissa Weiss/CfA

Це дослідження у кількох довжинах хвиль, результати якого опубліковано цього тижня в The Astrophysical Journal Letters, показало, що, всупереч очікуванням і теорії зоряної еволюції, ударний прорив SN 2023ixf був затриманий на кілька днів.

“Затримка виходу ударної хвилі є прямим доказом наявності щільного матеріалу, що утворився у результаті нещодавньої втрати маси”, - сказав Хірамацу, додавши, що така екстремальна втрата маси нетипова для наднових типу II. “Наші нові спостереження виявили значну та несподівану втрату маси, близьку до маси Сонця, в останній рік перед вибухом”.

SN 2023ixf кидає виклик розумінню астрономами еволюції масивних зірок і наднових, на які вони перетворюються. Хоча вченим відомо, що наднові з колапсом ядра є первинними точками відліку космічного формування та еволюції атомів, нейтронних зірок і чорних дір, дуже мало відомо про роки, що передують вибуху зірки.

Композитне зображення SN 2023ixf, отримане камерою KeplerCam 1,2-метрового телескопа в обсерваторії Фреда Лоренса Віппла 27 червня 2023 року, трохи більше ніж через місяць після вибуху зірки-попередника SN 2023ixf, поєднує в собі зелене, червоне, ближнє інфрачервоне та інфрачервоне світло, виділяючи як SN 2023ixf, так і галактику Цівочне Колесо. SN 2023ixf розташована в одному зі спіральних рукавів галактики, як і належить при вибухах масивних зірок. Credit: S. Gomez/STScI

Нові спостереження вказують на потенційну нестабільність в останні роки життя зірки, що призводить до екстремальної втрати маси. Це може бути пов′язано з останніми стадіями вигоряння в ядрі зірки високомасових елементів, таких як кремній.

Одночасно з багатохвильовими спостереженнями Хірамацу, професор астрономії Гарварда й CfA та його радник Едо Бергер, провів спостереження наднової в міліметрових хвилях за допомогою Субміліметрової решітки (SMA) CfA на вершині гори Маунакеа на Гаваях.

Ці дані, опубліковані також у The Astrophysical Journal Letters, дали змогу безпосередньо простежити зіткнення уламків наднової зі щільним матеріалом, втраченим перед вибухом. “SN 2023ixf вибухнула точно у потрібний час”, - каже Бергер. “Лише кількома днями раніше ми почали нову амбітну трирічну програму з вивчення вибухів наднових за допомогою SMA, і ця близька дивовижна наднова стала нашою першою ціллю”.

“Єдиний спосіб зрозуміти, як поводяться масивні зорі в останні роки свого життя аж до моменту вибуху, — це виявити наднові, коли вони ще дуже молоді та, бажано, перебувають поблизу, а потім вивчити їх у кількох діапазонах довжин хвиль”, - каже Бергер. “Використовуючи оптичний та міліметровий телескопи, ми фактично перетворили SN 2023ixf на машину часу, щоб відновити, що робила зірка-прародителька до моменту своєї загибелі”.

Саме відкриття наднової та подальші події мають велике значення для астрономів усього світу, зокрема й для тих, хто займається наукою у своєму власному дворі. Ітагакі виявив наднову 19 травня 2023 року зі своєї приватної обсерваторії в Окаямі (Японія). Об′єднані дані Ітагакі та інших астрономів-аматорів дали змогу визначити час вибуху з точністю до двох годин, що дало змогу професійним астрономам із CfA та інших обсерваторій розпочати дослідження. Астрономи CfA продовжують співпрацювати з Ітагакі в рамках поточних оптичних спостережень.

“Партнерство між аматорами й професійними астрономами має давні традиції успіху в галузі наднових”, - сказав Хірамацу. “У випадку з SN 2023ixf я отримав терміновий електронний лист від Коїті Ітагакі відразу після того, як він відкрив SN 2023ixf. Без цих стосунків, без роботи та самовідданості Ітагакі ми б втратили можливість отримати найважливіше уявлення про еволюцію масивних зірок та їхні вибухи наднових”.

• еволюція зірки
• Наднові