Зафиксирована самая быстрая оптическая вспышка, излучаемая новорожденной сверхновой

Команда астрономов обнаружила самую быструю оптическую вспышку сверхнового типа Ia.

Об этом рассказывают в Физико-математическом институте Вселенной имени Кавли (Kavli IPMU) в Японии. Свое открытие астрономы описали в исследовании, опубликованном 8 декабря в "Astrophysical Journal Letters".

Многие из звезд заканчивают свою жизнь зрелищным взрывом. Большинство массивных звезд взорвутся в виде сверхновой. Хотя звезда-белый карлик является остатком звезды промежуточной массы, как наше Солнце, она может взорваться, если звезда является частью тесной бинарной звездной системы, где две звезды вращаются друг вокруг друга. Этот тип сверхновых звезд классифицируется как сверхновые типа Ia.

Благодаря равномерной и чрезвычайно высокой яркости сверхновых типа Ia, которые примерно в 5 миллиардов раз ярче нашего Солнца, они широко используются исследователями в качестве стандартной свечи для измерений расстояний в астрономии. Как самый успешный пример, сверхновые типа Ia помогли исследователям выявить ускоряющееся расширение нашей Вселенной. Но несмотря на большой космологический успех сверхновых типа Ia, исследователи все еще озадачены основными вопросами, например о системах-предшественниках сверхновых типа Ia и как начинаются взрывы сверхновых типа Ia.

Для выяснения этих давних проблем команда астрономов во главе с исследователем проекта в Kavli IPMU Цзы-ан Цзяном попыталась поймать сверхновые типа Ia в течение одного дня после их взрывов, которые называются "сверхновыми типа Ia ранней фазы", используя новое поколение широкоугольного оборудования для наблюдений, включая камеру Tomo-e Gozen – первый в мире широкоугольный мозаичный CMOS-сенсор.

В ходе регулярных проверок кандидатов на сверхновую ранней фазы, выявленных с помощью обзора переходных процессов Tomo-e, один переходный процесс, Tomo-e202004aaelb, привлек внимание Цзяна.

«Tomo-e202004aaelb был обнаружен с высокой яркостью 21 апреля 2020 года. Как ни странно, его яркость показала значительные изменения в течение следующих двух дней, а затем он повел себя как обычная сверхновая типа Ia ранней фазы. Мы уже обнаружили несколько сверхновых типа Ia ранней фазы, которые показывают интересное избыточное излучение в первые несколько дней их взрывов, но никогда не видели столь быстрой и заметной ранней эмиссии в оптических длинах волн. Благодаря режиму наблюдения с высокой частотой каденции и превосходной производительности Tomo-e Gozen мы можем поймать эту удивительную особенность впервые. Такая быстрая ранняя вспышка должна иметь другое происхождение по сравнению с ранее обнаруженными ранне-чрезмерными сверхновыми типа Ia», - сказал Цзян.

Вычислительные симуляции, проведенные доцентом Киотского университета Кейичи Маэда, показали, что происхождение таинственной быстрой оптической вспышки можно объяснить энергией, выделяемой при взаимодействии между выбросами сверхновой и плотным и ограниченным околозвездным материалом (CSM) вскоре после взрыва сверхновой.

«Мы не видели такой короткой и яркой вспышки от сверхновых типа Ia раньше, даже учитывая увеличение за последние несколько лет количества открытий очень ранних, вскоре после взрыва сверхновых, в том числе тех, которые обнаружила наша команда. Природа CSM должна отражать природу звезды-предшественника, и, следовательно, ключ к пониманию того, что за звезда взрывается и как они это делают. Вопрос в том, что делает эту сверхновую такой особенной», - сказал Маеда.

Благодаря спектроскопическим наблюдениям телескопа Seimei Киотского университета команда обнаружила, что эта сверхновая является вариантом самых ярких сверхновых типа Ia.

«При первом взгляде на спектр, полученный сразу после начальной вспышки, она выделялась чем-то отличным от обычных сверхновых. Мы заметили, что ярчайший класс сверхновых типа Ia может выглядеть так же, если бы их наблюдали на такой ранней фазе. Впоследствии наша классификация была подтверждена, поскольку спектры становились все больше и больше похожи на ранее найденные яркие сверхновые типа Ia», — сказал исследователь проекта из Университета Киото Михо Кавабата.

Полученные командой результаты показывают, что по крайней мере часть сверхновых типа Ia происходит из плотной среды CSM, что обеспечивает строгие ограничения на систему предшественника этих поразительных явлений в нашей Вселенной. Учитывая, что Tomo-e202004aaelb (SN 2020hvf) гораздо ярче типичных сверхновых типа Ia, используемых в качестве индикатора расстояния, открытие позволит Цзяну и его коллегам проверить различные теории, которые были предложены для этих особых сверхярких сверхновых типа Ia.

«Ранее мы построили теоретические модели вращающихся белых карликов с супермассой Чандрасекара и их взрывов. Такие массивные модели могут согласовываться с пиковой яркостью SN 2020hvf, но для объяснения детальных наблюдаемых свойств требуется большая теоретическая работа. SN 2020hvf предоставила отличную возможность сотрудничества между теорией и наблюдениями», - сказал старший научный сотрудник Kavli IPMU Кеничи Номото.

Команда Цзяна продолжит поиски ответа на давнюю проблему происхождения сверхновых типа Ia, проводя наблюдение переходных процессов с помощью телескопов по всему миру.

«Мы использовали сверхновые типа Ia для измерения расширения Вселенной, хотя их происхождение недостаточно понятно. Фотометрия сверхновых типа Ia ранней фазы предоставляет уникальную информацию для понимания их происхождения, следовательно, должна способствовать более точным измерениям расширения Вселенной в ближайшем будущем», – сказал старший научный сотрудник Kavli IPMU и профессор Токийского университета Мамору Дои.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.