Астрономи довели подвійний вибух наднової зірки

Астрономи з Європейської південної обсерваторії за допомогою Дуже великого телескопа отримали зображення залишків наднової зірки SNR 0509−67.5 і виявили закономірності, які підтверджують теорію подвійного вибуху. Це відкриття розв'язує давню загадку механізму, що запускає вибухи надновi зірок типу Ia.

Приям Дас, аспірант Університету Нового Південного Уельсу в Канберрі, пояснює важливість цього типу надновi зірок: «Білі карлики — це малі, неактивні ядра, що залишаються після того, як зірки на кшталт нашого Сонця вигорають своє ядерне паливо — можуть створювати те, що астрономи називають надновою типу Ia. Значна частина наших знань про те, як розширюється Всесвіт, базується на цих надновi зірках, і вони також є основним джерелом заліза на нашій планеті, включаючи залізо в нашій крові».

Попри їхню важливість, точний механізм, що запускає вибух цих зірок, залишався невирішеною загадкою протягом десятиліть. Усі моделі, що пояснюють надновi зірки типу Ia, починаються з білого карлика в подвійній зоряній системі. Якщо він обертається достатньо близько до іншої зірки в цій парі, карлик може красти матеріал від свого партнера.

Згідно з найпоширенішою теорією надновi зірок типу Ia, білий карлик накопичує речовину від свого супутника, поки не досягне критичної маси, відомої як межа Чандрасекара. У цій точці він зазнає одного вибуху. Однак останні дослідження натякали, що принаймні деякі надновi зірки типу Ia можна краще пояснити подвійним вибухом, що відбувається до досягнення зіркою критичної маси.

Нове зображення SNR 0509−67.5, отримане за допомогою Дуже великого телескопа, доводить правильність цієї здогадки. Принаймні деякі надновi зірки типу Ia вибухають через механізм «подвійної детонації». В цій альтернативній моделі білий карлик формує навколо себе оболонку з викраденого гелію, яка може стати нестабільною і спалахнути.

Цей перший вибух генерує ударну хвилю, що подорожує навколо білого карлика і всередину, запускаючи другу детонацію в ядрі зірки. Це врешті-решт створює надновую зірку. До цього часу не було чітких візуальних доказів того, що білий карлик зазнає подвійної детонації.

Нещодавно астрономи передбачили, що цей процес створить характерний візерунок або відбиток у залишках наднової зірки, що все ще світяться, видимий довго після початкового вибуху. Дослідження показують, що залишки такої наднової зірки містили б дві окремі оболонки кальцію.

Дас і його колеги знайшли цей відбиток у залишках наднової зірки. Астрономи змогли виявити ці шари кальцію в SNR 0509−67.5, спостерігаючи за нею за допомогою Багатоблочного спектроскопічного дослідника на Дуже великому телескопі. Це надає вагомі докази того, що наднова зірка типу Ia може виникнути до того, як її батьківський білий карлик досягне критичної маси.

Іво Зайтенцаль, астроном з Гейдельберзького інституту теоретичних досліджень, коментує результати: «Результати показують чітке свідчення того, що білі карлики можуть вибухати задовго до досягнення знаменитої межі маси Чандрасекара, і що механізм „подвійної детонації“ дійсно відбувається в природі».

Залишки наднової зірки SNR 0509−67.5 є надзвичайно молодими — їм лише 300−350 років. Це робить їх ідеальним об'єктом для вивчення, оскільки структури, створені вибухом, ще не встигли значно змінитися з часом.

Дас підкреслює значення відкриття: «Ці відчутні докази подвійної детонації не лише сприяють розв'язанню давньої загадки, але й пропонують візуальне видовище. Розкриття внутрішніх механізмів такого вражаючого космічного вибуху є неймовірно винагороджуючим».

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy. Це відкриття має важливе значення для розуміння еволюції зірок і походження важких елементів у Всесвіті, включаючи залізо, яке є основою життя на Землі.