Астрономы нашли удивительные свидетельства того, что черная дыра или нейтронная звезда, двигаясь по спиральной траектории, достигла ядра звезды-компаньона и запустила в нем взрыв сверхновой. К этой идее астрономы пришли в результате анализа данных многолетнего обзора небаVery Large Array Sky Survey (VLASS), который использует для наблюдений обсерваторию Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) Национального научного фонда США.

«Теоретики допускали возможность такого события, однако впервые подтвердить этот сценарий наблюдениями мы смогли только сейчас», - сказал Диллон Донг (Dillon Dong), магистрант Калифорнийского технологического института, США, и главный автор новой научной работы.

Анализируя данные, собранные при помощи обзора неба VLASS, Донг и его коллеги обратили внимание на яркий в радиодиапазоне объект, получивший название VT 1210+4956, который находится на периферии карликовой галактики с активным звездообразованием, лежащей на расстоянии примерно в 480 миллионов световых лет от Земли. Впоследствии исследователи обнаружили, что в 2014 г. рентгеновский детектор MAXI, установленный на борту Международной космической станции (МКС), запечатлел вспышку рентгеновского излучения со стороны этого же источника.

Для объяснения данных этих наблюдений астрономы предложили логически стройную гипотезу. История начиналась с пары двух массивных звезд, образующих двойную систему. Одна из звезд была более массивной, чем другая, и эволюционировала быстрее, достигнув окончания жизненного цикла и взорвавшись в конечном счете как сверхновая. После этого взрыва в системе остался массивный объект, представляющий собой черную дыру или нейтронную звезду, и менее массивная звезда-компаньон.

Массивный объект постепенно приближался к звездному компаньону, и примерно 300 лет назад он вошел в атмосферу звезды, начиная «смертельный танец». В этот момент в результате взаимодействия газ из атмосферы звезды-компаньона стал выбрасываться в космос и образовывать вокруг пары торообразную аккреционную структуру.

В конечном счете черная дыра или нейтронная звезда достигла ядра звезды-компаньона, и это инициировало коллапс ядра звезды-компаньона и вспышку сверхновой – уже второй по счету для этой системы. В результате коллапса ядра звезды-компаньона на короткое время сформировался диск из материала вокруг вторгающегося массивного объекта, наличие которого обусловило выброс ярких в рентгеновском диапазоне джетов, которые и зафиксировал инструмент MAXI, установленный на борту МКС, пояснили авторы.

Материал, выброшенный в результате взрыва звезды-компаньона как сверхновой, произошедшего в 2014 г., двигался гораздо быстрее, чем ранее выброшенный материал ее газовых оболочек, и столкновение между двумя этими порциями материала обусловило мощные ударные волны, которые и сформировали яркое радиоизлучение, зарегистрированное при помощи обзора неба VLASS, рассказали Донг и его коллеги.

Работа опубликована в журнале Science.

https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=...

Российская орбитальная обсерватория «Спектр-РГ» сканирует Вселенную в ходе четвертого обзора всего неба в рентгеновских лучах. Рекордная чувствительность телескопа eROSITA (одного из двух телескопов на борту «Спектра-РГ») позволяет находить очень редкие и необычные источники рентгеновского излучения на небесной сфере.

Как сообщает Институт космических исследований РАН, одним из таких источников стал «круглый» объект, угловой размер которого в 8 раз больше видимого диаметра Луны. Российские астрофизики, открывшие этот объект и давшие ему имя G116.6-26.1 в соответствии с координатами на небе, считают, что это остаток вспышки термоядерной сверхновой, взорвавшейся 40 000 лет назад. Его главное отличие от нескольких сотен подобных объектов — свойства газа, в котором находилась взорвавшаяся звезда.

Открытие старого остатка термоядерной сверхновой в нашей галактике — это достаточно редкое событие. G116.6-26.1 к тому же находится не в плоскости Галактики («диск» толщиной около 1 тысячи световых лет, где в основном сосредоточено звездное население; его окружает более разреженное звездное и газовое гало, простирающееся на десятки и сотни тысяч световых лет от нас), где его можно было бы ожидать, а на впечатляющем расстоянии в 4 тысячи световых лет над ней и в 10 тысячах световых лет от Солнца.

И хотя это всё ещё наша галактика Млечный Путь, но так высоко над её плоскостью остатки сверхновых еще не наблюдались. Там не могла взорваться короткоживущая (всего миллионы лет) массивная звезда, их на такой «высоте» просто нет. Это был термоядерный взрыв белого карлика, произошедший около 40 тысяч лет назад. Все вещество звезды массой в 1,4 массы Солнца было выброшено взрывом с громадной скоростью около 3000 км/с, и сейчас остаток имеет гигантский физический размер диаметр около 600–700 световых лет.

В ходе термоядерных реакций синтеза с гигантским энерговыделением, ставших причиной взрыва, и радиоактивного распада более половины массы звезды превратилось в железо. Образовавшаяся ударная волна при распространении «сгребла» перед собой горячий газ в гало галактики общей массой около 100 масс Солнца. Рентгеновский телескоп eROSITA «увидел» излучение этого газа в линиях водородоподобного (O VIII) и гелиеподобного (O VII) ионов кислорода, состоящих из ядра кислорода с зарядом Z=8 и лишь одного или двух электронов соответственно.

«Подобное излучение характерно для равновесной астрофизической плазмы с температурой около 1–2 миллионов градусов. Основные характеристики спектра найденного нами объекта предполагают, что соотношение количества разных ионов в сгребенном газе должно было измениться не сильно по сравнению окружающим его невозмущенным газом. Это, вообще говоря, удивительно, поскольку можно было ожидать, что прохождение ударной волны, нагрев и увеличение плотности газа в несколько раз должно было поменять эти соотношения.

Наше объяснение состоит в том, что плотность газа даже после сжатия была очень мала, и время установления ионизационного равновесия оказывается дольше возраста сверхновой. В результате мы наблюдаем пример „перегретой“ плазмы, „помнящей“ изначальное соотношение между количеством разных ионов. При этом заметно меняется эффективность столкновительного возбуждения наиболее важных переходов, и излучение в линиях кислорода повышается более чем в 10 раз в сравнении с равновесной ситуацией при той же температуре. Именно это обстоятельство, как мы считаем, делает найденный остаток сверхновой источником яркого рентгеновского излучения в линиях ионов кислорода, а также уникальной „живой“ лабораторией процессов в неравновесной астрофизической плазме», — говорит один из авторов открытия к.ф.-м.н. Ильдар Хабибуллин.

«Исследования свойств газа в гало нашей галактики — это важнейшая задача для понимания процесса формирования и эволюции галактик, — рассказывает ведущий автор статьи академик Евгений Чуразов. — Гигантские размеры гало и ничтожная плотность вещества делают эту задачу очень трудной. Замечательно, что сейчас у нас появляется возможность использовать остатки вспышек сверхновых для прямых измерений температуры и плотности газа на расстояниях в десятки тысяч световых лет от нас, высоко над плоскостью Млечного Пути».

Считается, что термоядерные сверхновые встречаются в нашей Галактике реже, чем взрывы массивных звезд, сопровождающихся гравитационным коллапсом и образованием нейтронных звезд или черных дыр. До сегодняшнего дня достоверно известно о пяти таких сравнительно молодых (возраст от ста до тысячи лет) остатках термоядерных взрывов.

«Можно надеяться, что при детальном исследовании газа в центральной части остатка будут обнаружены ионы железа общей массой почти в массу Солнца, которые были синтезированы в ходе термоядерного взрыва и гибели белого карлика. Возможно удастся понять, как и за какое время происходит перемешивание этой „железной“ плазмы с окружающей средой и обогащение газа в гало железом, — говорит соавтор статьи академик Рашид Сюняев, научный руководитель проекта „Спектр-Рентген-Гамма“. — Поразительно и то, что открытый остаток вспышки сверхновой не виден в радиолучах. Значит, ударная волна в горячей плазме гало галактики крайне неэффективно ускоряет космические лучи. Ведь большинство старых остатков сверхновых в плоскости нашей Галактики были открыты по их радиоизлучению».

Российские астрофизики надеются в ближайшие месяцы и годы сообщить о других неизвестных ранее остатках сверхновых, обнаруженных телескопом eROSITA в ходе обзора всего неба в рентгеновских лучах. Но их еще надо найти среди миллионов рентгеновских источников другой природы и разреженных облаков горячего диффузного газа нашей Галактики на картах рентгеновского неба, которые получает обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма».

https://novosti-kosmonavtiki.ru/news/81079/

Группа учёных со всего мира впервые получила убедительные доказательства существования сверхновых электронно-захватного типа, которые занимают промежуточное место между двумя основными известными нам типами сверхновых.

Этот феномен впервые был теоретически описан в 1980-х, однако до недавних пор учёным не удавалось найти доказательств его существования. Ситуация поменялась, когда Даити Хирамацу из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и его команда обратили внимание на сверхновую SN 2018zd, что в галактике NGC 2146. Их открытие было опубликовано 28-го июня 2021-го года в журнале Nature Astronomy.

https://www.nature.com/articles/s41550-021-01384-2

Есть два основных типа сверхновых: те, что формируются в результате термоядерного взрыва и те, что образуются после коллапса ядра. Первое возможно только в двойной звёздной системе, в которой хотя бы одна из звёзд является белым карликом — догорающим ядром, оставшимся от умершей звезды малой или средней массы (до 8 солнечных). Коллапс ядра, в свою очередь — участь более крупных звёзд массой от 10 Солнц. Он происходит, когда собственная гравитация ядра пересиливает ядерные реакции внутри него, в результате чего звезда коллапсирует и превращается в сверхновую, нейтронную звезду или даже чёрную дыру.

Как можно заметить, звёзды массой между 8 и 10 солнечных не вписываются в эти категории. В их кислородо-неоно-магниевых ядрах электроны, давление которых и оказывает сопротивление гравитации, поглощаются протонами в процессе, называемом электронным захватом. Когда достаточно электронов таким образом «исчезает», вследствие пониженного давления звезда не может сдержать свою же силу притяжения и становится сверхновой.

Изображение конечного состояния звезды массой от 8 до 10 солнечных. Атомы магния, кислорода и неона, из которых состоит ядро, по достижении определённой плотности начинают поглощать электроны, уменьшая давление в нём и, следовательно, его способность сопротивляться гравитации.

Credit: S. Wilkinson; Las Cumbres Observatory

Хирамацу и коллегам повезло, что SN 2018zd находится относительно недалеко от нас — всего 31 миллион световых лет от Земли. Это позволило учёным дополнить наблюдения из обсерватории Лас Кумбрес (Las Cumbres Observatory) снимками телескопа Хаббл, сделанными до взрыва, и определить вероятную звезду-прародителя. В результате исследования оказалось, что ими была найдена первая сверхновая, точно соответствующая всем составленным ими же шести критериям принадлежности к электронно-захватному типу: определённый тип звезды, её необычный химический состав, насыщенное нейтронами ядро, значительная потеря массы перед взрывом, слабость самого взрыва и малая интенсивность радиации.

Что интересно, новое открытие может пролить свет и на тайны прошлого: в 1054-м году с Земли можно было на протяжении целых трёх недель наблюдать в дневном небе особенно яркую вспышку. Исследование подкрепляет теорию о том, что эта средневековая сверхновая, которой присвоили номер SN 1054, также принадлежала к электронно-захватному типу. Это объяснило бы необычайную яркость события: нечто похожее наблюдалось и за SN 2018zd.

Крабовидная туманность может быть результатом взрыва первой в истории зафиксированной электронно-захватной сверхновой.

Credit: ESA/Herschel/PACS/MESS Key Programme Supernova Remnant Team; NASA, ESA and Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University)

«Эта сверхновая буквально помогает нам расшифровать записи тысячелетней давности, принадлежащие совершенно разным культурам со всего мира, — говорит один из авторов статьи, научный сотрудник обсерватории Эндрю Хауэлл. — К тому же, она позволяет нам связать одну вещь, которую мы не до конца понимаем — Крабовидную туманность — с другой вещью, про которую у нас есть замечательные современные данные — с этой сверхновой. Одновременно с этим она учит нас фундаментальной физике: тому, как формируются нейтронные звёзды, как самые экстремальные звёзды живут и умирают, и как создаются и распространяются по Вселенной элементы, из которых состоим мы».

Источник: The UCSB Current

Астрономы Уорикского университета в Великобритании обнаружили две звезды, которые готовятся столкнуться с возникновением сверхновой типа Ia. В настоящий момент одна из звезд приобрела форму капли из-за воздействия гравитационного поля второй звезды, являющейся белым карликом. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.

Двойная система HD265435 находится на расстоянии примерно 1500 световых лет от Земли и состоит из горячей субкарликовой звезды и белого карлика. Они совершают оборот друг вокруг друга примерно за 100 минут. Астрономы непосредственно наблюдали только более яркий субкарлик с помощью космического аппарата НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Однако яркость меняется со временем, что указывает на каплевидную форму звезды из-за присутствия соседнего массивного объекта. Ученые определили, что объект имеет массу Солнца, но при этом меньше радиуса Земли, что соответствует белому карлику.

Считается, что сверхновая типа Ia возникает, когда ядро белого карлика повторно воспламенится, что приведет к термоядерному взрыву. Это может произойти в двух случаях. В первом сценарии белый карлик набирает массу, которая в 1,4 раза превышает массу Солнца, что известно как предел Чандрасекара. HD265435 соответствует второму сценарию, в котором полная масса тесной звездной системы близка или превышает этот предел.

Ученые не знают точно, как произойдет взрыв во втором сценарии. Однако предполагается, что обе звезды будут вращаться друг вокруг друга, при этом вещество от горячего субкарлика будет падать на белый карлик. Система теряет энергию из-за излучения гравитационных волн, и оба объекта будут приближаться друг к другу, пока не сольются, и не последует взрыв сверхновой. Ожидается, что это произойдет через 70 миллионов лет. Сам горячий субкарлик перед столкновением превратится в белый карлик.

https://lenta.ru/news/2021/07/13/star/