Цивилизация
Группа российских астрофизиков совместно с коллегами из Японии разработала модель, которая может объяснить широкий диапазон наблюдаемых кривых блеска сверхмощных сверхновых звезд в сценарии, требующем гораздо меньше энергии, чем ранее предложенные модели. Новая модель имеет минимальные требования к энергетике рассматриваемых процессов и успешно объясняет эти загадочные объекты. Результаты работы ученых, выполняемой в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в престижном журнале Astrophysical Journal.
Сверхновыми называются звезды, излучающие в максимуме блеска (в течение нескольких недель) почти столько же света, сколько излучают целые галактики, состоящие из сотен миллионов звезд. С точки зрения звездной эволюции сверхновые — это последняя стадия эволюции многих звезд. В результате их взрыва возникает нейтронная звезда или черная дыра.
Несколько лет назад в галактиках с активным звездообразованием был обнаружен неизвестный до тех пор вид сверхновых — сверхмощные сверхновые. Исследования этого типа звезд позволяют ученым лучше понять, как были устроены ранние звезды, нежели те, что нас окружают, поскольку именно сверхновые обогащают межзвездную среду элементами тяжелее водорода и гелия, и следующее поколение звезд, образующееся из этой межзвездной среды, имеет в своих атмосферах уже больше тяжелых элементов.
Сверхмощные сверхновые так же, как и классические звезды, бывают водородными и безводородными, типа II и типа I соответственно. Согласно одной из гипотез, сверхмощные сверхновые типа II возникают в результате взаимодействия выброса сверхновой с окружающей ее околозвездной водородной оболочкой. Тогда выброс сверхновой разлетается не в пустоту, а в достаточно плотную окружающую среду, где происходит переработка кинетической энергии быстро разлетающегося выброса в тепловую энергию, которая затем переходит в излучение.
Без оболочки разлетающееся вещество, вначале горячее, остывает, продолжая быстро расширяться, а в случае с оболочкой оно тормозится, дополнительно разогреваясь при этом, и поэтому имеет возможность излучать больше и дольше. Астрофизики из Института теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова (ИТЭФ) показали, что сверхмощные сверхновые I типа тоже могут быть объяснены моделью взаимодействия с протяженной околозвездной оболочкой без водорода.
«Преимущество нашей модели в том, что для объяснения огромных потоков света от таких сверхновых не требуется во столько же раз увеличивать энергию взрыва, как этого требует одна из гипотез — потеря устойчивости звезды и взрыв из-за образования электрон-позитронных пар. В нашем случае достаточно обычного взрыва, и это главное преимущество нашей модели, нужна лишь необычная околозвездная среда, — рассказала один из авторов статьи в Astrophysical Journal Елена Сорокина. — Мы предполагаем, что практически весь водород в атмосфере звезды либо выгорел (это возможно в очень массивных вращающихся звездах), либо был сброшен задолго до взрыва звезды, так что его следов в ближайших окрестностях звезды не осталось. А массивная оболочка, сбрасываемая за несколько месяцев до взрыва, в основном состоит уже из более тяжелых элементов: гелия, углерода и кислорода».
По словам Елены Сорокиной, изучение сверхмощных сверхновых — одна из наиболее горячих тем, которыми занимаются астрономы (наблюдатели и теоретики) во всем мире. Наблюдения проводятся в рамках нескольких международных проектов. Российские астрофизики тесно сотрудничают с американской «фабрикой сверхновых» iPTF (с базой в Калифорнии), используют данные и других наблюдателей, например, данные проекта Pan-STARRS на Гавайях.
