Зафіксовано найшвидший оптичний спалах, що випромінюється новонародженою надновою

Команда астрономів виявила найшвидший оптичний спалах наднової типу Ia.

Про це розповідають у Фізико-математичному інституті Всесвіту імені Кавлі (Kavli IPMU) в Японії. Своє відкриття астрономи описали в дослідженні, опублікованому 8 грудня в "Astrophysical Journal Letters".

Багато з зірок закінчують своє життя видовищним вибухом. Більшість масивних зірок вибухнуть у вигляді наднової. Хоча зірка-білий карлик є залишком зірки проміжної маси, як наше Сонце, вона може вибухнути, якщо зоря є частиною тісної бінарної зоряної системи, де дві зірки обертаються одна навколо одної. Цей тип наднових зір класифікується як наднові типу Ia.

Завдяки рівномірній та надзвичайно високій яскравості наднових типу Ia, які приблизно у 5 мільярдів разів яскравіші за наше Сонце, вони широко використовуються дослідниками у якості стандартної свічки для вимірювань відстаней в астрономії. Як найуспішніший приклад, наднові типу Ia допомогли дослідникам виявити прискорюване розширення нашого Всесвіту. Але попри великий космологічний успіх наднових типу Ia, дослідники все ще спантеличені основними питаннями, наприклад щодо систем-попередників наднових типу Ia та як розпочинаються вибухи наднових типу Ia.

Для з’ясування цих давніх проблем команда астрономів на чолі з дослідником проєкту з Kavli IPMU Цзи-ан Цзяном спробувала зловити наднові типу Ia протягом одного дня після їх вибухів, які називаються "надновими типу Ia ранньої фази", використовуючи нове покоління ширококутного обладнання для спостережень, включаючи камеру Tomo-e Gozen -- перший у світі ширококутній мозаїчний CMOS-сенсор.

В ході регулярних перевірок кандидатів у наднову ранньої фази, виявлених за допомогою огляду перехідних процесів Tomo-e, один перехідний процес, Tomo-e202004aaelb, привернув увагу Цзяна.

«Tomo-e202004aaelb був виявлений з високою яскравістю 21 квітня 2020 року. Як не дивно, його яскравість показала значні зміни протягом наступних двох днів, а потім він повівся як звичайна наднова типу Ia ранньої фази. Ми вже виявили кілька наднових типу Ia ранньої фази, які показують цікаве надлишкове випромінювання в перші кілька днів їх вибухів, але ніколи не бачили такої швидкої та помітної ранньої емісії в оптичних довжинах хвиль. Завдяки режиму спостереження з високою частотою каденції та чудовій продуктивності Tomo-e Gozen ми можемо ідеально спіймати цю дивовижну особливість вперше. Такий швидкий ранній спалах повинен мати інше походження у порівнянні з раніше виявленими ранньо-надмірними надновими типу Ia», - сказав Цзян.

Обчислювальні симуляції, проведені доцентом Кіотського університету Кейічі Маеда, показали, що походження таємничого швидкого оптичного спалаху можна пояснити енергією, що виділяється при взаємодії між викидами наднової та щільним й обмеженим навколозоряним матеріалом (CSM) незабаром після вибуху наднової.

«Ми не бачили такого короткого та яскравого спалаху від наднових типу Ia раніше, навіть з огляду на збільшення за останні кілька років кількості відкриттів дуже ранніх, незабаром після вибуху наднових, у тому числі тих, які виявила наша команда. Природа CSM має відображати природу зірки-попередника, та, отже, це ключ до розуміння того, що за зоря вибухає та як вони це роблять. Питання в тому, що робить цю наднову такою особливою», - сказав Маеда.

Завдяки спектроскопічним спостереженням телескопа Seimei Кіотського університету команда виявила, що ця наднова є варіантом найяскравіших наднових типу Ia.

«Під час першого погляду на спектр, отриманий відразу після початкового спалаху, вона виділялася чимось відмінним від звичайних наднових. Ми помітили, що найяскравіший клас наднових типу Ia може виглядати так само, якби їх спостерігали на такій ранній фазі. Згодом наша класифікація була підтверджена, оскільки спектри ставали все більше й більше схожими на раніше знайдені яскраві наднові типу Ia», — сказав дослідник проєкту з Університету Кіото Міхо Кавабата.

Отримані командою результати показують, що принаймні частина наднових типу Ia походить із щільного середовища CSM, що забезпечує суворі обмеження на систему-попередника цих разючих явищ у нашому Всесвіті. Враховуючи, що Tomo-e202004aaelb (SN 2020hvf) набагато яскравіше типових наднових типу Ia, які використовуються як індикатор відстані, відкриття дозволить Цзяну та його колегам перевірити різноманітні теорії, які були запропоновані для цих особливих надсвітніх наднових типу Ia.

«Раніше ми побудували теоретичні моделі обертових білих карликів із супермасою Чандрасекара та їх вибухів. Такі масивні моделі можуть узгоджуватися з піковою яскравістю SN 2020hvf, але для пояснення детальних спостережуваних властивостей потрібна більша теоретична робота. SN 2020hvf надала чудову можливість співпраці між теорією та спостереженнями», - сказав старший науковий співробітник Kavli IPMU Кенічі Номото.

Команда Цзяна продовжить пошуки відповіді на давню проблему походження наднових типу Ia, проводячи спостереження перехідних процесів за допомогою телескопів по всьому світу.

«Ми використовували наднові типу Ia для вимірювання розширення Всесвіту, хоча їхнє походження недостатньо зрозуміле. Фотометрія наднових типу Ia ранньої фази надає унікальну інформацію для розуміння їх походження, а отже, має сприяти більш точним вимірюванням розширення Всесвіту в найближчому майбутньому», – сказав старший науковий співробітник Kavli IPMU та професор Токійського університету Мамору Доі.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.