Первое наблюдение за сверхновой белого карлика сделано миссией TESS НАСА

Москва, 21:04, 17 Июл 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Спутник для исследования транзитной экзопланеты НАСА (TESS) изначально был построен для поиска новых планет, но астрономы в штате Огайо обнаружили, что он также может наблюдать сверхновые, созданные взрывающимися звездами белых карликов. Это означает, что у нас скоро может появиться лучшее представление о том, почему они взрываются и что они оставляют в процессе.

Исследование, проведенное аспирантом Университета штата Огайо Патриком Валли, завершилось самыми первыми опубликованными данными о сверхновой, наблюдаемой с помощью TESS, и дает новое понимание давно существующих теорий об элементах, оставшихся после того, как белая карликовая звезда взрывается в сверхновой.

Классификация сверхновых может быть запутанной. Первоначально они были разделены на два простых типа. Тип II имел водород в элементном следе взрыва, в то время как Тип I не имел. Затем, в 1980-х годах, все стало немного сложнее. Поэтому для простоты и краткости мы будем говорить о типе II и типе Ia.

Сверхновые типа II — те, в которых массивная звезда (с массой, примерно в восемь раз превышающая наше Солнце или более) в конце своей жизни падает на себя и взрывается. Тип Ia включает более мелкие звезды в тесных двойных системах (где две звезды вращаются вокруг друг друга), где хотя бы одна из них является белым карликом.

Белый карлик — умирающая звезда, которая сожгла все свое топливо (обычно оставшись только с углеродом и кислородом), но все еще очень, очень горячая. Она также очень, очень плотная (представьте себе массу нашего Солнца, сжатую до размеров Земли). Оставленный наедине с собой без ближайших звезд, из которых он мог бы ущипнуть материю и энергию, белый карлик в конечном итоге охладится в кусок черного углерода через миллиард лет или около того.

Однако, когда белый карлик находится в тесной двойной системе с другой звездой, у него может быть гораздо более драматичный конец. При правильном наборе условий этот сценарий может привести к появлению сверхновой типа Ia. Это происходит, когда белый карлик крадет массу и энергию у своего звездного партнера по танцу, становится слишком большим, чтобы оставаться стабильным, и в конце концов взрывается, уничтожая их обоих. Это теория в любом случае.

В то время как белый карлик не имеет оставшегося водорода, его спутник обычно будет иметь водород, что означает, что в спектрах должен быть водород (и другие вещества). До сих пор, однако, ученые никогда не видели это. Наблюдение, сделанное TESS, изменило все.

Обычно обнаруживаемый водород в спектрах подразумевает, что это было столкновение между белым карликом (без водорода) и звездой с большим количеством водорода. Но, как ни странно, анализ кривой блеска этой сверхновой показал, что на самом деле это было столкновение двух белых карликов. В этом сценарии действительно не должно быть никакого водорода в спектрах, так откуда он взялся?

По словам соавтора статьи, профессора Криса Станека, вполне вероятно, что водород был получен от сторонней звезды, участвующей в танце разрушения бинарной системы.

«Основываясь на кривой блеска, мы полагаем, что наиболее вероятная вещь состоит в том, что водород может исходить от третьей звезды в системе», — говорит Станек. «Таким образом, преобладающий сценарий заключается в том, что способ создания сверхновой типа Ia — это взаимодействие двух белых карликовых звезд — даже столкновение. Но также наличие третьей звезды, обеспечивающей водород».

Данные TESS были объединены с данными Автоматизированной съемки сверхновых звезд (ASAS-SN) All-Sky, наземной сети, состоящей из небольших телескопов по всему миру, которые наблюдают за сверхновыми в галактиках далеко-далеко. Эти данные были дополнительно объединены с данными Большого телескопа Южной Африки (SALT) для оценки элементов, оставшихся в спектрах сверхновых. Обнаружение как водорода, так и гелия — индикаторов того, что взрывной карлик поглотил соседнюю звезду-компаньона — противоречило столкновению двух карликов, предложенному кривой блеска. Так было до тех пор, пока Станек не поднял идею третьей звезды.

«Эти [Тип Ia] являются самым известным типом сверхновых — они привели к обнаружению темной энергии в 1990-х годах», — говорит Валли. «Они ответственны за существование стольких элементов во Вселенной. Но мы не очень хорошо понимаем физику, стоящую за ними. Вот что мне действительно нравится в сочетании TESS и ASAS-SN, так это то, что мы можем собрать эти данные и использовать их, чтобы узнать немного больше об этих сверхновых».

Ученые, как правило, соглашаются с тем, что сверхновым белым карликам требуются звезды-компаньоны, но механизмы взрывов, а также структура звезд-компаньонов менее ясны. Эти результаты являются большим первым шагом к ответу на эти вопросы.