Так что же провоцирует образование сверхновых типа Ia?

Сверхновые типа Ia — это результат взрыва белых карликов, набравших массу сверх предельного лимита (предела Чандрасекара). Но вот что именно вызывает превышение этого предела, до недавнего времени оставалось предметом для догадок.

Теперь астрономы воочию смогли наблюдать по меньшей мере один из возможных сценариев накопления белым карликом смертельного для него «избыточного веса».

Своим звёздным ветром красный гигант сначала подпитывает белый карлик, а затем доводит его до взрыва. (Иллюстрация R. Corradi, Instituto de Astrofísica de Canarias.)

Пределом Чандрасекара называется верхний предел массы, при котором звезда может существовать как белый карлик. После превышения его (1,38 солнечной массы) белый карлик станет нейтронной звездой. Да только иногда такое превышение массы приводит к катастрофическим для него последствиям: если масса добавляется слишком резко, бóльшая часть вещества карлика начинает вступать в термоядерную реакцию по типу «углерод-углерод», с мощным взрывом и превращением в сверхновую.

Но как конкретно происходит быстрый набор массы, сопровождающийся взрывом?

Теоретически рассматривался и механизм слияния двух белых карликов, и постепенное заимствование белым карликом в двойных системах вещества второй звезды, предположительно красного гиганта.

Исследователи, ведомые Бенджамином Дилдэем из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США), в поисках ответа на этот вопрос проанализировали информацию от Обсерватории Кека, изучавшей ситуацию со взрывом сверхновой PTF 11kx (типа Ia), которая была обнаружена 16 января 2011 года.

Сверхновая оказалась окружённой слоями водорода, движущегося с весьма разными скоростями, причём внешние слои перемещались медленнее внутренних. Это исключало вариант слияния двух белых карликов. Дело в том, что в этом типе светил и так много элементов тяжелее водорода: они являются ядрами старых звёзд, «останками» красных сверхгигантов, то есть значительная часть водорода в них и без того выгорела. Ну а при слиянии двух белых карликов и углерод-углеродном термоядерном цикле водорода в такой паре должно было остаться мало, чего на практике с PTF 11kx не наблюдалось.

Через 60 дней после вспышки сверхновой Бенджамин Дилдэй и его коллеги заметили, что материал, оставшийся после взрыва, врезался в окружающий его газ (во внешние слои). Это значит, что там имелся зазор между белым карликом и неким вторым объектом. Зазор был бы невозможен, если бы речь шла о постоянной аккреции вещества с неизвестного объекта на карлик.

Созвездие Рыси, что в 600 млн световых лет от нас: до (слева) и после (справа) взрыва сверхновой PTF 11kx (голубая точка) (иллюстрация B.J. Fulton, LCOGT).

Наилучшим объяснением наблюдаемого комплекса явлений, по мнению исследователей, является подпитка белого карлика от красного гиганта, постоянно сбрасывающего избыток вещества в окружающее пространство посредством звёздного ветра. Поверхностный материал, попадая на белый карлик, периодически провоцировал на его поверхности термоядерную реакцию, превращавшую звезду в катаклизмическую переменную. Долго так продолжаться не могло: когда количество поступающей материи превысило определённый лимит, белый карлик взорвался сверхновой. Окружающие же место взрыва слои газа являются остатками красного гиганта, также пострадавшего от катаклизма.

Впрочем, наблюдения не отметают целиком гипотезу о том, что ряд взрывов сверхновых типа Ia обусловлен слиянием двух белых карликов. Однако единственный хорошо задокументированный случай такого рода взрыва (наш случай) пока свидетельствует лишь о жизнеспособности второго сценария — подпитки белого карлика красным гигантом.

Само событие видится исследователям примерно таким:

Соответствующая публикация появилась сегодня, 24 августа, в журнале Science. С её полным текстом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.