Астрономы нашли самую яркую сверхновую за всю историю наблюдений
Когда массивные звезды умирают, они не уходят во мрак. Вместо этого они высвобождают большую часть своей массы и энергии вместе с мощным взрывом, оставляя после себя огромные светящиеся облака газа и остатки ядра погибшей звезды. Такие объекты принято называть сверхновыми. В июне 2015 года на южном полушарии ночного неба астрономы обнаружили сверхновую, которая могла образоваться из сверхредкого типа звезд и получила благодаря этому очень впечатляющие свойства.
Сверхновая, получившая название ASASSN-15lh, по наблюдениям астрономов, в 20 раз ярче всех вместе взятых (более 100 миллиардов) звезд в нашей галактике Млечный путь, что делает ее самой яркой сверхновой в истории наблюдения за такими объектами. Она в два раза превышает максимум яркости, зафиксированный для такого типа звезд.
Гибнущая звезда, как правило, высвобождает колоссальный объем энергии. Однако исследователи уверены в том, что этой энергии недостаточно для образования столь яркого объекта, как ASASSN-15lh. Группа астрономов под руководством Субо Дон из китайского Института астрономии и астрофизики имени Кавли считает, что необычно яркая сверхновая могла образоваться из очень редкого типа звезд, называемых магнетарами.
Когда звезда гибнет, ее масса обрушивается на ядро. Большая часть его уничтожается в результате взрыва секундой позже, однако то, что остается, по-прежнему обладает очень плотной массой нейтронов и называется нейтронной звездой. Иногда эти нейтронные звезды обладают более сильным, чем обычно, магнитным полем, примерно в 10 триллионов раз сильнее магнитного поля Земли. Эти объекты ученые называют магнетарами.
Астрономы и раньше находили магнетары. Например, в центре Млечного пути находится сразу несколько таких объектов. Однако все они непохожи на объект ASASSN-15lh. Большинство магнетаров обладают низкой скоростью вращения и, как правило, выполняют от одного до десяти оборотов в секунду. Однако Дон и его коллеги считают, что магнетар в центре сверхновой ASASSN-15lh совершает тысячу оборотов в секунду. А это, между прочим, предел скорости вращения магнетаров согласно теоретической физике.
Изменение в ложных цветах изображений галактики перед взрывом ASASSN-15lh, снятое камерой Dark Energy Camera (слева), и после рождения сверхновой, снятое глобальной сетью телескопов обсерватории Las Cumbres (справа)
Энергия этого вращения является источником силы сверхновой.
«Со временем звезда все сильнее и сильнее замедляет свое вращение вследствие потери ее энергии вращения. В конце концов эта потеря энергии знаменуется потоком заряженного ветра, который ударяется о сверхновую и делает ее еще ярче», — говорит Тодд Томпсон, соавтор исследования из Университета штата Огайо (США).
Для образования такой яркой сверхновой, какой является ASASSN-15lh, требуется, чтобы почти вся энергия магнетара была преобразована в свет. Такое явление с технической точки зрения возможно, но происходит чрезвычайно редко и фактически находится на границе наших знаний о том, как в целом ведут себя магнетары.
«Нужна вся энергия очень быстро вращающегося магнетара, чтобы образовать такого рода сверхновую, которую мы можем наблюдать в этом случае», — говорит соавтор исследования Крис Станек из Университета штата Огайо (США).
Команда ученых отмечает, что такое необычно редкое стечение обстоятельств находится на грани того, что физики вообще в настоящий момент знают о магнетарах. Однако именно такой сценарий является наиболее вероятным объяснением беспрецедентной яркости ASASSN-15lh.
Звезда, из которой образовалась сверхновая ASASSN-15lh, должна была быть очень массивной, синей, горячей звездой с очень высокой скоростью вращения. Вероятнее всего, она потеряла свои внешние слои гелия и водорода вскоре после своей гибели, так как эти элементы не удалось обнаружить уже у сверхновой. Благодаря различным телескопам по всему миру ученые провели спектральный анализ, чтобы выяснить, какие химические элементы могут содержаться в оставшемся от звезды облаке газа.
Астрономы пока не уверены, однако имеется предположение, что ранее звезда, из которой впоследствии появилась сверхновая, относилась к классу массивных звезд Вольфа — Райе.
«Есть звезды, в которых нет водорода или гелия. Многие из этих звезд обладают очень высокой скоростью вращения. Такие звезды называют звездами Вольфа — Райе. Я бы не исключал возможность, что ранее эта сверхновая как раз являлась одной из таких звезд. Потому что такие звезды действительно есть, а найденная нами сверхновая подходит под это описание. Она редкая, не имеет гелия и водорода, она массивная и обладает очень высокой скоростью вращения», — отмечает Станек.
Сверхновая ASASSN-15lh находится приблизительно в 3,8-4 миллиардах световых лет. Другими словами, сейчас мы видим призрачный свет от взрыва звезды, произошедшего многие миллиарды лет назад, когда наша планета все еще проходила процесс охлаждения. Свет от нее достиг Земли только в июне 2015 года и был впервые обнаружен парой телескопов в Чили, являющихся частью глобальной сети телескопов All-Sky Automated Survey for SuperNovae, или сокращенно ASAS-SN.
Звезда ASASSN-15lh является одной из 180 сверхновых, которые были обнаружены сетью ASAS-SN в 2015 году, и одной из 270 обнаруженных звезд с момента запуска этой программы наблюдения, начавшейся около двух лет назад.
«Это поистине удивительное открытие. Люди ведут наблюдение и изучение сверхновых многие десятилетия. Нашему же проекту всего два года. Однако в течение этих двух лет мы обнаружили объект, открытию которого позавидовали многие ученые, занимающиеся вопросом сверхновых», — делится Станек.
Изучение самой яркой из когда-либо обнаруженных сверхновой быстро переросло в совместное международное сотрудничество. К проекту подключились обсерватории в Чили, Южной Африке и даже телескоп Swift аэрокосмического агентства NASA направил свой взор на один из ярчайших источников света во Вселенной. Все хотят получить более качественные снимки и более подробный спектральный анализ обнаруженного объекта. В феврале 2016 года космический телескоп «Хаббл» сделает снимки сверхновой ASASSN-15lh, чтобы помочь команде исследователей определить, насколько близко она находится к центру своей галактики. Если окажется, что сверхновая находится в ядре галактики, то астрономам потребуется найти другое объяснение яркости ASASSN-15lh, которое не противоречит определению взаимодействия света звезды со сверхмассивной черной дырой, которая находится в центре этой галактики. Станек отмечает, что это маловероятный сценарий, однако исключать его не следует.
Астрономы часто называют сверхновые кратковременными событиями. Они взрываются, озаряя все вокруг, но затем медленно начинают угасать.
«Важнее всего будет получить спектральный анализ звезды при ее угасании. При угасании звезда остывает и становится больше, при этом теряя свою яркость», — говорит Томпсон.
«Так как звезда становится холоднее и, соответственно, теряет свою яркость, то обнаруживать такие звезды становится все сложнее и сложнее, однако одновременно это событие позволяет и лучше разглядеть то, что находится внутри таких звезд».
Это дает астрономам возможность изучить внутренние слои сверхновых, а не только их внешние границы.
«Обычно доступ к этой информации весьма ограничен, так как добраться до середины очень сложно. Поэтому мы стараемся не упускать таких возможностей», — объясняет Станек.
Станек и Томпсон надеются, что это открытие в целом подтолкнет теоретических физиков к пересмотру нынешних моделей формирования магнетаров и поиску альтернативных вариантов объяснения столь необычной яркости ASASSN-15lh.
«Очень интересно наблюдать за реакцией теоретиков, когда подобные экстремальные события сталкиваются с общепринятыми теориями и моделями. Они буквально заставляют искать более современные объяснения и модели и двигают теоретическую физику к новым границам», — отмечают ученые.
Источник
Cамая яркая сверхновая звезда вспыхнула в созвездии Дракона. И это уникальный случай в истории Вселенной
Во Вселенной рекордно ярко вспыхнула сверхновая звезда — до этого подобного никогда не случалось. Гибель звезды спровоцировала громадный выброс энергии и света, что немало удивило учёных. Известно пока немного, но тем история звезды таинственнее и кинематографичнее. Ведь случилась вспышка действительно давным-давно и в далёкой-предалёкой галактике.
В понедельник, 13 апреля, научный журнал Nature Astronomy опубликовал исследование о сверхновой звезде по имени SN2016aps. Она вспыхнула ярче всех, а находится рекордсменка в далёкой-предалёкой карликовой галактике в созвездии Дракона. Свет от неё идёт к нашем Млечному Пути примерно три миллиарда лет, то есть всё случилось ещё и давным-давно (на радость фанам саги «Звёздные войны»).
Предыдущий рекорд поставила звезда SN 2006gy, но мощь новой вспышки оказалась почти в два раза выше — как и количество выделившейся энергии. Один из авторов исследования, астрофизик из Бирмингемского университета в Великобритании Мэтт Николл пояснил (цитата по «ТАСС.Наука»):
Мы сравниваем силу сверхновых по двум шкалам — по общему количеству энергии, выделенной во время взрыва, а также тому, какая её доля приходится на видимый свет. Как правило, этот параметр меньше одного процента для нормальных сверхновых. В случае со вспышкой SN2016aps он был примерно в пять раз выше нормы. Это событие выработало рекордно большое количество света.
Прародителем сверхновой была громадная звезда — в десятки раз больше Солнца (от 50 до 100 раз — учёные определили только примерно). Поэтому её гибель и спровоцировала выброс кучи энергии и горячих облаков газа.
Это событие уникально и по другой причине. Как сообщает ресурс AstroNews, сверхновая-рекордсменка могла появиться в результате слияния двух массивных звёзд перед взрывом. Причём до сих пор подобные системы не были подтверждены астрономическими наблюдениями.
Даже с SN2016aps не всё ясно до конца. Астрофизики не смогли точно установить, в какой именно галактике вспыхнула звезда. И AstroNews пришли к поэтичному, но грустному выводу:
Словно эта сверхновая мерцает в одиночестве в уединённой области космоса.
У учёных, по словам Мэтта Николла, вообще последнее время есть некоторые проблемы с подобными явлениями. Он пояснил, что исследователи начали сомневаться в том, что хорошо понимают физические принципы, которые управляют рождением вспышек. Ранее они находили «неудавшиеся» сверхновые. Это умирающие престарелые звёзды, которые просто исчезли с неба. Параллельно астрофизиков путают необычно яркие всплески, которые выходят за рамки теоретических пределов яркости.
В конце февраля 2020 года Вселенную озарил другой рекорд — бахнул самый громадный в её истории взрыв. И мощнее его был лишь тот самый, Большой взрыв. А в марте 2020 года первая межзвёздная комета раскололась, не выдержав тепла Солнца — и учёные были этому только рады.
Источник
История сверхновых – фейерверков нашей Галактики!
Когда я убедил себя, что ни одна звезда подобного типа ранее не сияла, я пришёл в такое недоумение из-за неправдоподобности случившегося, что стал сомневаться в собственных глазах.
— Тихо Браге
Когда мы смотрим на галактики, разбросанные по Вселенной, мы видим, что периодически – примерно раз в столетие – яркая звезда так сильно разгорается, что на некоторое время может затмить всю остальную галактику!
Это, конечно же, не яркость звезды увеличивается – это самые атомы, составляющие звезду, вовлекаются в неконтролируемую реакцию ядерного синтеза, и приводят к печально известному явлению по имени сверхновая!
В рамках самого большой из научных полос невезения мы не видели взрыв сверхновой в нашей галактике со времён изобретения телескопа! Последний раз она рванула в 1604 году, и с тех пор уже давно исчезла из вида. Хорошо, что мы можем изучать эти объекты не только по видимому свету: мы можем развернуть множество чувствительных к разным длинам волн телескопов в те области неба, где зарегистрировали сверхновые, и посмотреть, как они выглядят сегодня!
Сверхновая 1604 года была последней, видимой с Земли невооружённым глазом, и здесь она показана при помощи комбинации видимого света, рентгеновских лучей и инфракрасной съёмки. По отсутствию мощного источника рентгеновских лучей (нейтронной звезды или чёрной дыры) в центре, этот взрыв, скорее всего, был типа Ia, когда белый карлик либо сливается с другой звездой, либо получает достаточно дополнительной массы, и взрывается!
То же самое было и с предыдущей, SN 1572.
Не представляющие ничего особенного на вид, сверхгорячие остатки взорвавшейся звезды разбросало в космос с умопомрачительными скоростями в тысячи километров в секунду, и они были настолько горячими, что испускали рентгеновское излучение! Ещё там есть пыль, распространённая по всей галактике, и она нагревается от взрыва сверхновой – именно это и светится в инфракрасном диапазоне.
Последняя сверхновая до этого? Придётся вернуться аж до 1181 года, и мы до сих пор не уверены, что нашли её останки. Но мы точно нашли ту, что наблюдали до этого: SN 1054.
Эти остатки, как можно заметить, выглядят совершенно не так, как предыдущие, и тому есть причина: это сверхновая совершенно другого типа! Крабовидная туманность, также известная, как Мессье 1, не была образована слишком массивным белым карликом, а появилась из-за сверхмассивной звезды, сжёгшей всё своё топливо и погибшей в коллапсе ядра, что привело к выбросу материи на десятки солнечных масс!
Коллапс ядра этой звезды создал пульсар. Пульсары – одни из самых удивительных часов Вселенной, их превосходят по точности лишь атомные часы на Земле!
До этого была самая яркая из всех зафиксированных на Земле сверхновых в 1006-м.
К этому моменту вы уже должны сообразить, что когда-то это был белый карлик, а не сверхмассивная звезда. Через 1000 лет пузырь, созданный взрывом, разросся до размеров в несколько световых лет, и если бы наша звезда так рванула, то край пузыря уже был бы на полпути к Альфа Центавра!
До 1006 года был один взрыв в 393 году, который мы, возможно, нашли, ещё один в 386, который вроде бы нашли, но скорее всего, его не было, и самая старая сверхновая, из записанных и подтверждённых: 185 года!
Глядя на рентгеновское изображение 2000 лет спустя, можно сказать, что это был белый карлик, а не сверхмассивная звезда.
Но рассматривая эти изображения, я подумал: насколько интересно будет изучить эти остатки только лишь в видимом свете, будто бы фотографии космических фейерверков в ускоренной съёмке? Давайте посмотрим.
Через почти 2000 лет, у остатков сверхновой RCW 86 (от сверхновой 185 года) в видимом диапазоне всё ещё заметен внешний контур пузыря (красное, вверху). Как и у последней стадии фейерверка, это последняя часть, которую будет видно человеческим взглядом (голубое – это рентгеновский газ).
Но, оказывается, тысяча лет мало что меняют.
Сверхновая 1006 еле различима в видимом свете, видна лишь тонкая полоска и очень тусклый газ по внешнему контуру (и конечно, все остальные звёзды!). Но сверхновая 1054, о которой мы говорили, как об остатках сверхмассивной звезды, а не белого карлика, представляет собой совершенно другое.
Помните то великолепное изображение Крабовидной туманности, которое я вам показывал? Это фотография исключительно в видимом свете! Внешние слои газа, богатого самыми лёгкими из тяжёлых элементов – кислородом, углеродом, азотом – создают красивые и контрастные цвета в туманности, когда они перегреваются и разбрызгиваются по межзвёздному пространству.
Но фотографии, сделанные на множестве других длин волн, могут рассказать нам гораздо больше, как вы можете видеть — от ярких источников рентгеновского излучения в ядре звёзд до тёплой пыли, наблюдаемой в инфракрасные телескопы. В случае Крабовидной туманности, видимый свет, тем не менее, много о чём может рассказать, благодаря большому количеству газа и пыли, а также энергии, вышедшей вместе с ними.
Сверхновая 1572, у которой почти не было газа и пыли, представляет собой другой случай.
Ведь должны же были найти остатки солнцеподобной звезды, взорванной её компаньоном, превратившимся в сверхновую порядка 500 лет назад? Ни следа.
Так что варианты бывают разные, и отличным примером будет сверхновая 1604 года.
Ни полоска, ни пузырь, а лишь небольшой район, где из остатков видно немного светящегося газа.
Не хватает лишь снимков сверхмассивного взрыва, где горячая видимая пыль была сметена. Как бы он выглядел?
С 1604 года у нас в Галактике не случалось сверхновых, видимых с Земли невооружённым глазом. Но в конце 17-го века появилась одна сверхновая, и хотя в оптическом диапазоне её остатки еле видны, она представляет собой самый громкий источник в радиодиапазоне в нашей галактике: Кассиопея А!
Она расположена в 11 000 световых годах от нас, размер её остатков уже занял 10 световых лет в поперечнике — она выросла больше, чем Крабовидная туманность, при этом росла в три раза меньшее время! Раз уж это самый сильный радиоисточник, то там наверно должна быть какая-то фантастическая нейтронная звезда или чёрная дыра.
Но я хотел показать вам фейерверк.
На следующем фото — не визуализация и не симуляция. Несравненный телескоп им. Хаббла сделал отличную фотографию с длинной выдержкой, запечатлевшую видимый свет от остатков сверхновой, который нужно посмотреть, чтобы понять, почему я называю эти взрывы «космическими фейерверками».
Это потрясающе! Если у вас есть время, рекомендую поиграться с крупномасштабной версией фотографии. Я решил показать вам её по частям и прокомментировать наиболее интересные её фрагменты.
Обратимся к пузырю.
Теперь посмотрим на трёхслойную структуру поверх пузыря. Обратите внимание на небольшие «колонны», некоторые регионы, в которых плотность материи выше, чем у других.
А теперь увеличим зеленоватую область.
Надеюсь, вам понравились фейерверки! Слишком много времени прошло с момента появления сверхновой в нашей Галактике. Увидим ли мы новую при нашей жизни? Как заключает граф Монте-Кристо:
Вся человеческая мудрость содержится в двух словах: ждать и надеяться.
Источник