Звездата, която не би умряла

Наблюденията на звездна експлозия, които отказаха да избледнеят, астрономите се почесват по главата. Какво създаде взрива и може ли да обясни масивни черни дупки?

Как се прави голяма черна дупка?

LIGO е станал свидетел на четири сблъсъка с черни дупки, катаклизмите в космическото време се разкриха в несъответстващ писък на гравитационни вълни. Сигналите ни казват, че тези черни дупки са имали между 20 и повече от 30 пъти по-голяма от масата на слънцето. Знаем, че знаем, че съществуват големи черни дупки.

Впечатление на художника за остатък от свръхнова.
НАСА / ESA / G. BACON (STSci)

Звездите в нашия квартал обикновено не са толкова масивни, макар и да са дори и първоначално, те губят много маса преди и по време на експлозия на свръхнова. Сега астрономите са наблюдавали странна нова свръхнова, която може да отбележи раждането на точно такъв звяр. Но катаклизматичното събитие съдържа повече въпроси, отколкото отговори.

Той просто продължава и върви., ,

Типичната експлозия на свръхнова върви по нещо подобно: налягането губи своето спаринг съвпадение с гравитацията, когато звездното ядро ​​се срине в неутронна звезда или черна дупка. Но антигравитационните сили имат последната дума сривът се случва толкова бързо, че падащите слоеве от звезден материал се забиват един в друг, създавайки обратен шок, който изпраща голяма част от звездата да лети навън. Разширяващите се черупки от йонизиран водород светят приблизително 100 дни, преди да избледнеят.

Това е това, което Iair Arcavi (Обсерватория Лас Камбрес и Калифорнийския университет, Санта Барбара) и колегите си мислеха, че се виждат, когато Междинната фабрика за преходни процеси Palomar (iPTF) улови експлозията, наречена iPTF14hls. На 18-та величина се оказа, че е незабележимо свръхнова свръхнова.

Но няколко месеца по-късно звездата възобнови известна скица на Monty Python, която отказа да умре. Звездата, или това, което остана от нея, остана ярка не три месеца, а почти две години, излъчвайки през цялото време със същата скорост като 500 милиона слънца. Дори сега, три години по-късно, все още върви силно. Какво повече, в един момент стана още по-ярко, а после отново, като проявяваше пет различни пика на светене, когато трябваше да избледнее.

iPTF14hls отново стана ярък и потъмнял поне пет пъти за две години. Това поведение никога не е било наблюдавано в предишни свръхнови, които обикновено остават ярки за около 100 дни и след това избледняват.
LCO / С. Уилкинсън

Погледът назад в историята показа, че това не е първият акт на предизвикателство на звездата. Възможно избухване е регистрирано на позицията на iPTF14hls в проучването на небето на Паломар през 1954 г.

Снимка, направена от обследването на небесната обсерватория „Паломар“, разкрива възможна експлозия през 1954 г. на мястото на iPTF14hls (вляво), което не се вижда в по-късна снимка, направена през 1993 г. (вдясно).
Кредит: POSS / DSS / LCO / S. Уилкинсън

Има и други странности. Докато продължаваше да свети, водородният газ поддържаше температурата си на стабилни 6000 К. Това има смисъл, ако виждаме сиянието на разширяващи се черупки от йонизиран водород - първо ще видим външната обвивка, след това, докато се разширява, изтънява и изстива, ще видим до следващата светеща обвивка. Но ако това е така, тогава вътрешните черупки трябва да пътуват с по-ниска скорост и това не е така тук. Водородният газ, който започна да стреля със скорост 8000 километра в секунда (18 милиона мили / ч), само се забави до 6000 км / сек (13 милиона мили / час). Радиусът на светоизлъчващата област също изглежда остава постоянен, вместо да се разширява навън във времето.

Екзотично обяснение

Събирайки всичко това, Arcavi и колеги изключват повечето стандартни теоретични модели за свръхнови. Последното застанало е едно от най-екзотичните: двойка нестабилна супернова (PISN). Ако една звезда е достатъчно масивна (но не прекалено масивна), невероятната температура и налягане на ядрото й превръща фотоните в частици, а именно електрони и техните антиматериални партньори, позитрони. Резултатните нестабилности предизвикват множество взривове, подобни на свръхнови, всеки изхвърлящ десетки слънчеви маси от газ. Ако първоначалната маса на звездата беше малко над 100 слънца, това би могло да доведе до множеството експлозии, които астрономите са свидетели на iPTF14lhs.

Но тези екзотични супернове имат своя дял от проблеми. От една страна, никога не сме открили окончателно такава (макар че кандидатите са били предложени в миналото и моделът може да обясни най-светещата свръхнова, наблюдавана някога). Експлозиите също изискват масивни звезди, нетипични за звездния ни квартал.

„Тези експлозии се очакваше да бъдат наблюдавани само в ранната Вселена и днес трябва да изчезнат“, казва съавторът Анди Хоуъл (също от LCO и Калифорнийския университет, Санта Барбара). „Това е като намирането на динозавър, който все още е жив днес. Ако сте намерили такъв, бихте поставили под въпрос дали наистина е бил динозавър. "

Дори този екзотичен сценарий може дори да не даде достатъчно енергия, за да обясни на какво са свидетели, твърдят изследователите. Простите изчисления показват, че наблюденията изискват 20 пъти повече енергия, отколкото PISN може да осигури. Но Стан Уосли (Калифорнийския университет, Санта Круз), автор на перспективно парче, което придружава статията за Nature, отбелязва, че не разбираме достатъчно свръхновите двойки за нестабилност, за да обезсмислим идеята на тази основа.

По-голям проблем може да е температурата: свръхновата нестабилност на двойката не може да обясни защо температурата ще остане постоянна.

„Досега - пише Вусли, - не е публикуван подробен модел, който да обясни наблюдаваната емисия и постоянна температура на iPTF14lhs, камо ли евентуалното изригване 60 години преди свръхновата.“

Можем ли да се занимаваме с нещо изцяло ново? В тази ера на сканиращи небето телескопи като iPTF, Catalina Sky Survey, Zwicky Transient Survey и големия телескоп Synoptic Survey, е само въпрос на време, преди да намерим още източници като този - или все още по-странни.