Астрономи стали свідками утворення компактного об′єкта після вибуху наднової

Астрономи виявили відсутню ланку у зоряній еволюції, встановивши прямий зв′язок між вибуховою смертю масивних зір та утворенням найбільш компактних і загадкових об′єктів у Всесвіті — чорних дір і нейтронних зір.

Як розповідають в Європейській південній обсерваторії (ESO), за допомогою Дуже великого телескопа (VLT) та Телескопа нових технологій (NTT) дві команди змогли спостерігати за наслідками вибуху наднової в сусідній галактиці, знайшовши докази існування загадкового компактного об'єкта, який вона залишила після себе.

Кінець життя масивних зір

Коли масивні зорі досягають кінця свого життя, вони колапсують під дією власної гравітації так швидко, що відбувається потужний вибух, відомий як наднова. Астрономи вважають, що після вибуху залишається лише надщільне ядро, або компактний залишок зорі.

Залежно від того, наскільки масивна зоря, компактний залишок буде або нейтронною зорею — об'єктом настільки щільним, що чайна ложка його речовини важила б близько трильйона кілограмів тут, на Землі — або чорною дірою — об'єктом, з якого ніщо не може втекти, навіть світло.

У минулому астрономи знайшли багато доказів, що натякають на цей ланцюжок подій, наприклад, нейтронну зорю в Крабовидній туманності — газовій хмарі, що залишилася після вибуху зорі майже тисячу років тому.

Але вони ніколи раніше не бачили, як цей процес відбувається у реальному часі, а це означає, що прямі докази того, що наднова залишає після себе компактний залишок, залишалися невловними.

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

"У нашій роботі ми встановили такий прямий зв'язок", - говорить Пінг Чен, дослідник з Наукового інституту Вейцмана (Ізраїль) і провідний автор дослідження, опублікованого 10 січня в журналі Nature та представленого на 243-му засіданні Американського астрономічного товариства в Новому Орлеані, США.

Незвичайна наднова

Дослідникам пощастило у травні 2022 року, коли південноафриканський астроном-любитель Берто Монард відкрив наднову SN 2022jli у спіральному рукаві галактики NGC 157, розташованої на відстані 75 мільйонів світлових років від нас. Дві окремі команди звернули увагу на наслідки цього вибуху та виявили, що вони мають унікальний характер.

Після вибуху яскравість більшості наднових з часом просто зникає; астрономи бачать плавне, поступове зниження "кривої блиску" вибуху. Але поведінка SN 2022jli дуже своєрідна: загальна яскравість спадає не плавно, а коливається вгору та вниз кожні 12 днів або близько того.

"У даних SN 2022jli ми бачимо повторювану послідовність спалахів і згасань", - каже Томас Мур, докторант Королівського університету Белфаста, Північна Ірландія, який очолював дослідження наднової, опубліковане наприкінці минулого року в журналі The Astrophysical Journal.

"Це перший випадок, коли повторювані періодичні коливання протягом багатьох циклів були виявлені в кривій блиску наднової", - зазначає Мур у своїй статті.

Знайдено пояснення

Команди Мура та Чена вважають, що пояснити таку поведінку може наявність більш ніж однієї зорі в системі SN 2022jli. Насправді, немає нічого незвичайного в тому, що масивні зорі перебувають на орбіті із зорею-компаньйоном у так званій бінарній системі, і зоря, яка спричинила SN 2022jli, не була винятком. Однак у цій системі примітним є те, що зоря-компаньйон, схоже, пережила насильницьку смерть свого партнера, і обидва об'єкти, компактний залишок і компаньйон, ймовірно, продовжують обертатися по орбіті один одного.

Бінарна система після вибуху наднової SN 2022jli в уяві художника. Утворений після вибуху компактний об’єкт та його супутник продовжують обертатися навколо один одного. При чому, як тут показано, компактний об’єкт регулярно забирає матерію у свого супутника, коли зближається з ним. Credit: ESO/L. Calçada

Дані, зібрані командою Мура, які включали спостереження за допомогою телескопа NTT в чилійській пустелі Атакама, не дозволили їм точно визначити, як взаємодія між двома об'єктами спричинила максимуми й мінімуми на кривій блиску. Але команда Чена провела додаткові спостереження. Вони виявили ті ж самі регулярні коливання видимої яскравості системи, що й команда Мура, а також помітили періодичні рухи водневого газу та сплески гамма-випромінювання в системі. Їхні спостереження стали можливими завдяки телескопам на землі та в космосі, в тому VLT, також розташованому в Чилі.

Зібравши всі докази воєдино, обидві команди в цілому погоджуються, що коли зоря-компаньйон взаємодіяла з матеріалом, викинутим під час вибуху наднової, її багата на водень атмосфера стала більш розрідженою, ніж зазвичай. Потім, коли компактний об'єкт, що залишився після вибуху, пролітав крізь атмосферу супутника на своїй орбіті, він викрадав газ водень, утворюючи навколо себе гарячий диск матерії. Це періодичне викрадення речовини, або акреція, вивільняло багато енергії, яка була зафіксована у спостереженнях у вигляді регулярних змін яскравості.

Хоча обидві команди не могли спостерігати світло, що виходить від самого компактного об'єкта, вони дійшли висновку, що ця енергетична крадіжка може бути пов'язана лише з невидимою нейтронною зорею або, можливо, чорною дірою, яка притягує матерію з пухкої атмосфери зорі-компаньйона. "Наше дослідження схоже на розгадування головоломки шляхом збору всіх можливих доказів", - каже Чен. "Всі ці підказки, вишикувавшись в лінію, ведуть до істини".

Коли наявність чорної діри або нейтронної зорі підтверджено, залишається ще багато чого розгадати про цю загадкову систему, включаючи точну природу компактного об'єкта або те, який кінець може чекати на цю подвійну систему. В ESO вказують, що у цьому допоможуть телескопи нового покоління, такі як Надзвичайно великий телескоп, запуск якого запланований на кінець поточного десятиліття, що дозволить астрономам розкрити безпрецедентні деталі цієї унікальної системи.

OstanniPodii.com

• еволюція зірки
• Наднові