Вперше астрономи отримали візуальні докази того, що зоря загинула, двічі вибухнувши. Вивчаючи давні залишки наднової SNR 0509-67.5 за допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO), науковці виявили закономірності, які підтверджують: зоря-попередниця зазнала двох вибухових спалахів. Оприлюднені в Nature Astronomy результати дослідження показують деякі з найважливіших вибухів у Всесвіті в новому світлі.
Більшість наднових — це вибухова смерть масивних зір, але один їх важливий різновид походить зі спокійного джерела. Білі карлики, невеликі, неактивні ядра, що залишаються після того, як зорі, схожі на Сонце, вичерпують своє ядерне паливо, можуть утворювати те, що астрономи називають надновою типу Ia.
«Вибухи білих карликів відіграють вирішальну роль в астрономії», — сказав Пріям Дас (Priyam Das), докторант університету Нового Південного Уельсу в Канберрі, Австралія, який керував дослідженням SNR 0509-67.5. Значна частина наших знань про розширення Всесвіту ґрунтується на наднових типу Ia. Вони також є основним джерелом заліза на нашій планеті, зокрема і заліза в нашій крові. «Однак, незважаючи на їхню важливість, давня загадка точного механізму, що запускає вибух цих об’єктів, досі є невирішеною», — додав він.
В основі всіх моделей, що пояснюють наднові типу Ia, — білий карлик у подвійній зоряній системі. Якщо він обертається досить близько до іншої зорі в цій парі, карлик може красти речовину в свого партнера. У найприйнятнішій теорії наднових типу Ia білий карлик накопичує матерію зі свого компаньйона, доки не досягне критичної маси, після чого він зазнає одного вибуху. Однак нещодавні дослідження натякають на те, що принаймні деякі наднові типу Ia можна краще пояснити подвійним вибухом. І такий процес починається ще до того, як зоря досягне критичної маси.
Художнє зображення залишку наднової SNR 0509-67.5. Спостереження за допомогою Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії показують, що це залишки зорі, яка загинула внаслідок подвійної детонації сотні років тому. Авторські права на зображення: ESO/M. Kornmesser. Фото з сайту www.eso.org.
Тепер астрономи отримали нове зображення, яке доводить, що їхнє припущення було правильним: принаймні деякі наднові типу Ia вибухають через механізм «подвійної детонації». У цій альтернативній моделі білий карлик утворює навколо себе «ковдру» з викраденого гелію, яка може стати нестабільною та спалахнути. Цей перший вибух генерує ударну хвилю, яка поширюється навколо білого карлика та всередину, спричиняючи другу детонацію в ядрі зорі. Це, зрештою, і призводить до появи наднової.
Досі не було чітких візуальних доказів того, що білий карлик зазнає подвійної детонації. Нещодавно астрономи передбачили, що цей процес створить характерний візерунок або відбиток у все ще світних залишках наднової, видимий ще довго після першого вибуху. Дослідження показують: залишки такої наднової містили б дві окремі кальцієві оболонки.
Це зображення показує розподіл кальцію в залишку наднової SNR 0509-67.5. Дані отримано за допомогою приладу Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Накладені криві окреслюють дві концентричні оболонки кальцію, які були викинуті під час двох окремих детонацій, коли зоря зруйнувалася кілька сотень років тому. Авторські права на зображення: ESO/P. Das et al. Фото з сайту www.eso.org.
Астрономи виявили цей відбиток у залишках наднової. За словами Іво Зайтенцаля (Ivo Seitenzahl), який керував спостереженнями та працював у Гейдельберзькому інституті теоретичних досліджень у Німеччині під час виконання цієї наукової роботи, ці результати показують «чітку ознаку того, що білі карлики можуть вибухнути задовго до того, як досягнуть відомої межі маси Чандрасекара, і що механізм «подвійної детонації» справді є в природі». Наукова група змогла виявити ці кальцієві шари (синім кольором на зображенні) у залишку наднової SNR 0509-67.5 за допомогою багатоканального спектроскопічного дослідника (Multi-Unit Spectroscopic Explorer, MUSE) на VLT ESO. Це надає вагомі докази того, що наднова типу Ia може виникнути до того, як її материнський білий карлик досягне критичної маси.
На зображенні показано місце на небі залишку наднової SNR 0509-67.5, що розширюється, оболонок зорі, яка вибухнула двічі. Він лежить на відстані 160 000 світлових років від Землі у Великій Магеллановій Хмарі, невеликій галактиці, що обертається навколо Молочного Шляху. На вставці показано зображення, отримане завдяки новим спостереженням за допомогою Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії. Зображення дає змогу дійти висновку, що початкова зоря загинула через два вибухи. На головному зображенні показано телескоп VLT, який використовували для цих спостережень. Авторські права на зображення: ESO/Вставка: P. Das et al., зорі тла (Hubble): K. Noll et al. Фото з сайту www.eso.org.
Наднові типу Ia є ключем до нашого розуміння Всесвіту. Вони дуже послідовні, а їхня передбачувана яскравість — незалежно від того, як далеко вони містяться — допомагає астрономам вимірювати відстані в космосі. Використовуючи їх як космічну рулетку, астрономи виявили прискорене розширення Всесвіту, відкриття, за яке було отримано Нобелівську премію з фізики у 2011 році. Вивчення того, як вибухають білі карлики, допомагає астрономам зрозуміти, чому наднові типу Ia мають таку передбачувану яскравість.
Дас має ще одну мотивацію для вивчення таких вибухів. «Це відчутне свідчення подвійної детонації не лише сприяє розгадці давньої таємниці, але й пропонує візуальне видовище», — зауважив він під час опису «гарно шаруватої структури», яку створює наднова. Для нього «розкриття внутрішніх механізмів такого разючого космічного вибуху неймовірно корисне».
За інф. з сайту www.eso.org
