Астрономы впервые обнаружили следы двойного взрыва звезды

Это изображение, полученное с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), показывает остаток сверхновой SNR 0509-67.5. Это расширяющиеся остатки звезды, взорвавшейся сотни лет назад в результате двойной детонации — первые фотографические доказательства того, что звезды могут умирать с двумя взрывами. Данные были получены с помощью инструмента Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на VLT. MUSE позволяет астрономам составлять карты распределения различных химических элементов, показанных здесь разными цветами. Кальций отмечен синим цветом и расположен в двух концентрических оболочках. Эти два слоя указывают на то, что погибшая звезда взорвалась с двойной детонацией. Автор: ESO/P. Das et al. Фоновые звезды (Hubble): K. Noll et al.

Впервые астрономы получили визуальные доказательства того, что звезда погибла в результате двойного взрыва. Изучая многовековые остатки сверхновой SNR 0509-67.5 с помощью Очень Большого Телескопа ESO (VLT), они обнаружили закономерности, подтверждающие, что звезда пережила два взрывных события.

Это открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, проливает новый свет на одни из самых важных взрывов во Вселенной. Статья называется «Кальций в остатке сверхновой показывает следы взрыва с массой ниже предела Чандрасекара».

Большинство сверхновых — это взрывные смерти массивных звезд, но один важный тип происходит из неожиданного источника. Белые карлики — небольшие неактивные ядра, оставшиеся после того, как звезды, подобные нашему Солнцу, исчерпывают свое ядерное топливо, — могут производить то, что астрономы называют сверхновой типа Ia.

«Взрывы белых карликов играют решающую роль в астрономии», — говорит Приям Дас, аспирант Университета Нового Южного Уэльса в Канберре, Австралия, который возглавлял исследование SNR 0509-67.5.

Большая часть наших знаний о расширении Вселенной основана на сверхновых типа Ia, и они также являются основным источником железа на нашей планете, включая железо в нашей крови.

«Тем не менее, несмотря на их важность, давняя загадка точного механизма, запускающего их взрыв, остается нерешенной», — добавляет он.

Все модели, объясняющие сверхновые типа Ia, начинаются с белого карлика в двойной звездной системе. Если он вращается достаточно близко к другой звезде в этой паре, карлик может украсть материал у своего партнера. В наиболее устоявшейся теории, объясняющей сверхновые типа Ia, белый карлик накапливает вещество от своего компаньона, пока не достигнет критической массы, после чего происходит единичный взрыв.

Однако недавние исследования намекают, что по крайней мере некоторые сверхновые типа Ia можно лучше объяснить двойным взрывом, который происходит до того, как звезда достигнет критической массы.

Теперь астрономы получили новое изображение, доказывающее, что их догадка была верна: по крайней мере, некоторые сверхновые типа Ia взрываются по механизму «двойной детонации».

В этой альтернативной модели белый карлик формирует вокруг себя слой украденного гелия, который может стать нестабильным и воспламениться. Этот первый взрыв создает ударную волну, которая распространяется вокруг белого карлика и внутрь, вызывая вторую детонацию в ядре звезды — в конечном итоге создавая сверхновую.

До сих пор не было четких визуальных доказательств того, что белый карлик переживает двойную детонацию. Недавно астрономы предсказали, что этот процесс создаст характерный узор или «отпечаток» в остатках сверхновой, видимый долгое время после первоначального взрыва. Исследования показывают, что остатки такой сверхновой будут содержать две отдельные оболочки кальция.

Астрономы теперь нашли этот «отпечаток» в остатках сверхновой. Иво Зайтенцаль, который руководил наблюдениями и работал в Гейдельбергском институте теоретических исследований (Германия) во время исследования, говорит, что эти результаты показывают «четкое указание на то, что белые карлики могут взрываться задолго до того, как достигнут знаменитого предела массы Чандрасекара, и что механизм "двойной детонации" действительно существует в природе».

Команда смогла обнаружить эти слои кальция (синие на изображении) в остатке сверхновой SNR 0509-67.5, наблюдая за ним с помощью инструмента MUSE на VLT ESO. Это предоставляет убедительные доказательства того, что сверхновая типа Ia может произойти до того, как ее родительский белый карлик достигнет критической массы.

Сверхновые типа Ia имеют ключевое значение для нашего понимания Вселенной. Они ведут себя очень последовательно, и их предсказуемая яркость — независимо от того, насколько далеко они находятся — помогает астрономам измерять расстояния в космосе.

Используя их как «космическую линейку», астрономы обнаружили ускоряющееся расширение Вселенной, открытие, которое получило Нобелевскую премию по физике в 2011 году. Изучение того, как они взрываются, помогает нам понять, почему у них такая предсказуемая яркость.

У Даса есть и другая мотивация для изучения этих взрывов. «Это осязаемое доказательство двойной детонации не только способствует решению давней загадки, но и предлагает визуальное зрелище», — говорит он, описывая «красиво слоистую структуру», которую создает сверхновая. Для него «раскрытие внутренней работы такого впечатляющего космического взрыва невероятно вознаграждает».

Больше информации: Calcium in a supernova remnant shows the fingerprint of a sub-Chandrasekhar mass explosion, Nature Astronomy (2025).

Источник: ESO