Науковці стежили за вибухом червоного надгіганта 130 днів: що ж вони побачили

Неминучий фінал із вибухом. Астрономи вперше майже без прогалин у фіксації подій простежили драматичну смерть червоного надгіганта. Вони стежили за зіркою, що виявилася на порозі смерті, протягом останніх 130 днів, що передували її вибуху, а потім побачили наднову і її наслідки.

Мультиспектральні дані показують, що гігантська зірка була перед своєю смертю надзвичайно активною і неодноразово випромінювала сильне випромінювання та матерію. Такі подробиці науці з інших зірок-попередників наднових відомі ще були.

Коли масивні зірки досягають кінця свого життєвого циклу, вони перетворюються на червоних гігантів. Оскільки ядерний синтез зірки дедалі більше переміщається від ядра до зовнішніх оболонок, ядро ​​стискається дедалі більше, але оболонка під впливом сильного випромінювання виштовхується назовні. Коли цей дисбаланс стає занадто великим, відбувається вибух: ядро ​​зірки схлопується і утворюється наднова.

Що відбувається перед надновою?

Але хоч би як часто відбувалися ці зоряні вибухи в космосі, те, що відбувається за дні, тижні та місяці до появи такої класичної наднової, поки що спостерігалося вченими лише фрагментарно. «Поведінка масивних зірок наприкінці їхньої еволюції здебільшого нам невідома», – пояснює вчений Вінн Якобсон-Галан та його колеги.

Завдяки космічній удачі команді вперше вдалося задокументувати понад чотири місяці існування червоного надгіганта. Зірка знаходилася за 122 мільйони світлових років від нас у спіральній галактиці NGC 5731 і перевершувала за масою наше Сонце приблизно в десять разів. Оскільки надгігант був дуже яскравим ще до виникнення наднової та неодноразово випускав велику кількість випромінювання, астрономи використовували телескоп Pan-STARRS на Гаваях, щоб майже безперервно утримувати його на мушці з літа 2020 року.

Автоматична система з кількох телескопів Pan-STARRS на Гаваях

Перше спостереження останніх 130 днів

6 вересня 2020 року настав час «Ч»: червоний надгігант закінчив свій життєвий шлях вибухом, утворивши ядерний колапс наднової зірки. «Ми вперше спостерігали, як вибухає червоний надгігант!» – каже Якобсон-Галан. – «Ще ніхто і ніколи не стежив за активністю такої гігантської зірки до моменту, поки вона не вибухне надновою другого типу. Це справжній прорив у наших знаннях про те, як поводяться масивні зірки в останні моменти перед загибеллю».

Яскравий вид вибуху зірки зафіксували численні телескопи у всьому світі. Це дозволило групі астрономів докладно проаналізувати криву відблиску та спектр наднової SN 2020tlf в різних діапазонах хвиль. Емісія випромінювання під час та після вибуху надала їм додаткову важливу інформацію про зірку-попередника та її поведінку.

Розташування SN 2020tlf в галактиці NGC 5731. Джерело: skyserver.sdss.org

Вмираюча зірка надзвичайно активна

Дані показали, що червоний надгігант до вибуху мав температуру близько 5000 Кельвінів і діаметр у 750 разів більший за Сонце. Тільки за останні кілька днів перед надновою червоний надгігант випустив енергію випромінювання близько 1047 ерг. Характеристики вибуху також показують, що матеріал, викинутий протягом літа, утворив навколо зірки, що вмирає, незвичайно щільну оболонку.

Червоний надгігант був надзвичайно активний аж до своєї наднової і випустив такі кількості радіації та матеріалу, які досі не спостерігалися. «SN 2020tlf – це перший зірковий вибух з типовою кривою блиску та спектральною поведінкою наднової другого типу, коли документально підтверджено такий відтік», – повідомляють астрономи.

Вибух наднової другого типу у поданні художника

Пошук пояснення

На думку дослідницької групи, з цього випливає, що, як мінімум, деякі з таких масивних зірок переносять у своїй заключній фазі життя значні зміни. «Можливим поясненням цього може бути те, що або гравітаційні хвилі від злиття неону та кисню, або спалах від згоряння кремнію в ядрі призводять до сплеску енергії в оболонці зірки», – пишуть Якобсон-Галан та його команда.

Цей раптовий сплеск енергії викликав підвищений викид зіркового матеріалу з оболонки червоного надгіганта. Однак поки що це лише гіпотеза – чи це насправді пояснює незвичайне світіння і активність зірки, що вмирає, все ще залишається незрозумілим. «Я в захваті від усіх цих нових невідомих, які з’явилися внаслідок цього відкриття», – каже Якобсон-Галан.

«Якщо ми в майбутньому виявимо ще більше подій, подібних до SN 2020tlf, це може кардинально змінити наше уявлення останніх місяцях життя зірок», – продовжує астроном. – «І тепер спостерігачі та теоретики працюють разом, щоб розгадати загадку останніх моментів життя масивних зірок».