Объяснён взрыв крупнейшей сверхновой редчайшего типа

Астрономам удалось засечь в соседней карликовой галактике гибель самой тяжёлой из когда-либо обнаруженных звёзд. Взрыв сверхновой SN2007bi, наблюдавшийся в течение нескольких месяцев, подтвердил её принадлежность к новому уникальному типу.

Схема распада и выброса материи при образовании SN2007bi. Радиоактивный никель (белое ядро) распадается до кобальтового слоя. При этом рождаются гамма-лучи и позитроны, воздействующие на окружающие слои, богатые тяжёлыми элементами типа железа (показаны жёлтым). Внешние области (тёмная тень) – более лёгкие элементы (кислород, углерод), не светящие в видимой части спектра (иллюстрация Lawrence Berkley National Laboratory).

Ещё в начале 2007 года вспышка SN 2007bi была отмечена в рамках проекта SNfactory, курируемого Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab). Сверхновая по многим параметрам побила прежние рекорды, чем моментально привлёкла внимание специалистов.

Ныне, проанализировав собранные материалы, астрофизики пришли к потрясающим выводам – "звезда-предок" подобного взрыва могла быть только гигантом с массой, в 200 раз превышавшей солнечную. Это означает, что она была тяжелей всех светил, которые астрономы когда-либо наблюдали в пределах нашей Галактики. (По весу с ней можно сравнить разве что звезду в туманности Пиона, которую оценивают примерно в 150-200 солнечных масс.)

Так звезда выглядела для специалистов. Они отмечают, что скорость идущей в ядре реакции пропорциональна квадрату массы. Таким образом, вместо условных 8 миллиардов лет, отпущенных земному Солнцу, звезда SN2007bi должна была жить в 40 тысяч раз меньше – порядка двухсот тысяч лет. Срок по космическим масштабам почти смешной (фото Astrophysics research centre).

Как сообщается в пресс-релизе лаборатории, следующим шагом специалистов была проверка, соответствует ли необычная звезда типу поведения, получившему название "парной нестабильности" (pair instability).

Суть его в следующем: в раскалённой внутренности тяжёлой звезды сильное гамма-излучение начинает порождать пары электрон-позитрон. Это сокращает световое давление на внешние слои, что нарушает баланс между ним и силой тяжести. Следует частичный коллапс и затем мощный взрыв, не рождающий вопреки обычному для столь массивной звезды положению дел чёрной дыры. Обычная судьба массивных звёзд – превращение в чёрные дыры, однако явление парной нестабильности, происходящее в ядре, должно в итоге буквально разорвать его на осколки.

Этот феномен был предсказан несколько десятилетий назад, и однажды мы уже рассказывали о предполагаемом его проявлении в случае с рекордной сверхновой SN2006gy. Однако SN 2007bi – первое наблюдавшееся явление парно-нестабильной сверхновой, которое полностью совпало с виртуальной моделью процесса.

Для анализа использовался суперкомпьютер Национального вычислительного центра энергетических исследований (NERSC). Специальная программа генерировала многочисленные синтетические спектры и сопоставляла их с реально полученными данными, отыскивая подходящую модель. Вердикт компьютера был однозначен: SN 2007bi – это действительно сверхновая с парной нестабильностью.

Итоговая статья, опубликованная в Nature, приводит данные о соответствии SN 2007bi теоретическим предсказаниям нового типа так называемых нестабильных сверхновых. Материал объединил наблюдения астрофизиков из двенадцати научных центров различных стран.