Астрономы впервые зафиксировали радиосигнал от мощного взрыва умирающего белого карлика

Когда такие звезды, как наше Солнце, умирают, они, как правило, гаснут со всхлипом, а не со взрывом, если только они не являются частью бинарной (двух) звездной системы, которая может привести к взрыву сверхновой.

Теперь астрономы впервые обнаружили радиосигнал такого события в галактике на расстоянии более 400 миллионов световых лет. Находка, опубликовано 17 мая в Природасодержит дразнящие подсказки относительно того, какой должна была быть звезда-компаньон.

Взрывная смерть звезды

Когда у звезд, в восемь раз тяжелее нашего Солнца, заканчивается ядерное топливо в их ядре, они сбрасывают свои внешние слои. Этот процесс порождает разноцветные газовые облака, ошибочно известные как планетарные туманности, и оставляет после себя плотное, компактное горячее ядро, известное как белый карлик.

Наше собственное Солнце претерпит этот переход через 5 миллиардов лет или около того, затем медленно остынет и исчезнет. Однако, если белый карлик каким-то образом прибавляет в весе, срабатывает механизм самоуничтожения, когда он становится тяжелее, чем примерно в 1,4 раза больше массы нашего Солнца. Последующая термоядерная детонация уничтожает звезду характерным взрывом, называемым Сверхновая типа Ia.

Но откуда взяться дополнительной массе для такого взрыва?

Раньше мы думали, что это может быть газ, отделяемый от более крупной звезды-компаньона на близкой орбите. Но звезды, как правило, едят неряшливо, разливая газ повсюду. А взрыв сверхновой ударит по любому пролитому газу и сделает его светиться в радиодиапазоне. Однако, несмотря на десятилетия поисков, ни один молодой тип Ia сверхновая когда-либо обнаруживался с радиотелескопы.

Вместо этого мы начали думать, что сверхновые типа Ia должны быть парами белых карликов, движущихся внутрь по спирали и сливающихся друг с другом относительно чистым образом, не оставляя газа, вызывающего шок, и не радиосигнал.

Редкий тип сверхновой

Сверхновая 2020eyj была обнаружена телескоп на Гавайях 23 марта 2020 г. В течение первых семи недель или около того она вела себя почти так же, как и любая другая сверхновая типа Ia.

Но в течение следующих пяти месяцев его яркость перестала тускнеть. Примерно в то же время он начал проявлять черты что указывает на газ, который был необычно богат гелием. Мы начали подозревать, что Supernova 2020eyj принадлежит к редкому подклассу сверхновых типа Ia, в которых взрывная волна, движущаяся со скоростью более 10 000 километров в секунду, проносится мимо газа, который мог быть снят только с внешних слоев уцелевшей звезды-компаньона.

Чтобы попытаться подтвердить нашу догадку, мы решили проверить, достаточно ли газа при ударе, чтобы произвести радиосигнал. Поскольку сверхновая находится слишком далеко на севере, чтобы наблюдать ее с помощью таких телескопов, как Австралийский компактный телескоп возле Наррабри мы вместо этого использовали множество радиотелескопов, разбросанных по Соединенному Королевству. наблюдать сверхновую примерно через 20 месяцев после взрыва.

К нашему большому удивлению, мы получили первое в истории четкое обнаружение «детской» сверхновой типа Ia в радиодиапазоне, подтвержденное вторым наблюдением пятью месяцами позже. Может ли это быть «дымящимся пистолетом», что не все сверхновые типа Ia вызваны слиянием двух белых карликов?

Терпение окупается

Одно из наиболее замечательных свойств сверхновых типа Ia заключается в том, что все они, по-видимому, достигают почти одинаковой пиковой яркости. Это согласуется с тем, что все они достигли одинаковой критической массы перед взрывом.

Именно этот атрибут позволил астроному Брайану Шмидту и его коллегам достичь Вывод, удостоенный Нобелевской премии в конце 1990-х: расширение Вселенной после Большого взрыва не замедляется под действием гравитации (как все ожидали), а ускоряется из-за эффектов того, что мы сейчас называем темная энергия.

Итак, сверхновые типа Ia являются важными космическими объектами, и тот факт, что мы до сих пор точно не знаем, как и когда происходят эти звездные взрывы или что делает их такими последовательными, беспокоит астрономов.

В частности, если пары сливающихся белые карлики может достигать общей массы почти в три раза больше массы нашего Солнца, почему все они должны выделять примерно одинаковое количество энергии?

Наша гипотеза (и радиоподтверждение) о том, что сверхновая 2020eyj возникла, когда из звезда-компаньон и на поверхность белого карлика, чтобы подтолкнуть его чуть выше предела массы, дает естественное объяснение этой последовательности.

Теперь возникает вопрос, почему мы не видели этот радиосигнал ни в одной другой сверхновой типа Ia. Возможно, мы попытались обнаружить их слишком рано после взрыва и слишком легко сдались. Или, может быть, не все звезды-компаньоны так богаты гелием и сбрасывают свои внешние газообразные слои.

Но, как показало наше исследование, терпение и настойчивость иногда окупаются так, как мы никогда не ожидали, позволяя нам услышать умирающий шепот далекой звезды.

Эта статья переиздана с Разговор под лицензией Creative Commons. Читать оригинальная статья.