Супернова, която унищожи звездата му

Астрономите откриха истински и безпрецедентен пример за тип свръхнова, която до този момент беше до голяма степен теоретична звездна експлозия, която не оставя нищо след себе си.

Artist s концепция на свръхновата SN двойка на нестабилност на SN 2016iet.
Обсерватория Близнаци / NSF / AURA / илюстрация от Джой Полард

В ранната Вселена звезди със сто пъти по-голяма маса от слънцето са били често срещани. Те вероятно са се образували по различен начин, отколкото днес правят звездите и те също са умрели по различен начин. Съвременните свръхнови оставят след себе си остатъчна неутронна звезда или черна дупка, заобиколена от кичури на звездни остатъци. Но тези първи масивни звезди сложиха край на пълно унищожение.

Поне на теория. Сега астрономите смятат, че те са открили истински пример за такава масивна звездна детонация. Себастиан Гомес (Център за астрофизика, Харвард и Смитсониан) и колегите му отчитат наблюдения на свръхновата, определена SN 2016iet в Астрофизичния вестник на 20 август (пълен предпечат се предлага тук), и те твърдят, че това е първата добросъвестна двойка нестабилност на супернова,

Starkiller

Когато на една типична масивна звезда изтича гориво, ядрото й се разпада в нещо много по-малко и по-стабилно или неутронна звезда, или черна дупка. Този плътен обект остава дълго след преминаването на обратната ударна вълна, преминала през външните слоеве на звездата, предизвиквайки огромна експлозия.

Но когато една звезда има маса от няколко десетки слънца, теорията казва, че експлозията протича малко по-различно. Ядрото се нагрява до такава степен, че образува електрони и техните антиматериални партньори, позитрони. За разлика от неутроните в неутронна звезда, електронно-позитронните двойки don t имат какъвто и да е начин да поддържат ядрото срещу гравитацията. Вместо това звездата продължава да се разпада. Но преди да може да изчезне в сингулярността на черна дупка, масата на звездата вместо това възпламенява бегъл синтез, който взривява цялата звезда. Това е, което астрономите наричат ​​супернова нестабилност.

Но досега това беше до голяма степен теоретична идея. Бяха наблюдавани няколко кандидата - за някои от които сме съобщавали по-рано, като 2007bi и ASASSN-15lh. Но астрономите не можаха да получат достатъчно информация за масата на тези звезди преди експлозията и други свойства.

Далеч от вкъщи

SN 2016iet е различен. Астрономите успяха да съберат незабавни наблюдения, когато автоматизирана система откри свръхновата в изображенията на Гая. Автоматичните наблюдения от преходното проучване в реално време в Каталина и Pan-STARRS проучването за преходни също забелязват свръхновата съответно през януари 2017 г. и март 2017 г.

Тези наблюдения вече показаха, че експлозията вероятно не е оставила никакви останки след себе си. Те също показаха, че взривената звезда е изолирана, лежейки невероятни 54 000 светлинни години от малкия си домакин на джудже-галактика. Заинтригуван, екипът проследява вземането на спектри на свръхновата през април 2017 г. чрез 6.5-метровия телескоп Magellan Baade в Чили, както и чрез няколко други наземни телескопи през следващите няколко години.

Изображението на откриването (вдясно) показва SN 2016iet и неговата най-вероятно хостваща галактика. Направен е с нискодисперсионния спектрограф на 6, 5-метровия телескоп Magellan Clay в обсерваторията Лас Кампанас на 9 юли 2018 г.

Първоначалният спектър не показва водород, така че астрономите класифицираха свръхновата като Тип I. Те също измерваха нейното разстояние, показвайки, че нейната светлина е изминала почти милиард светлинни години до Земята. Но свойствата на обекта не отговарят на никоя друга по-подробна класификация - всъщност той не прилича на други известни свръхнове, период.

„Когато за първи път разбрахме колко е необичаен SN 2016iet, моята реакция беше„ Уау - нещо лошо ли се обърка с нашите данни? “, Казва Гомес.

Астрономите направиха снимки чрез множество наземни телескопи, следвайки светлината на свръхновата, докато избледнява. Тази светлинна крива беше решаваща за тестване на различни обяснения на взрива. Екипът заключава, че преди да избухне, мощната звезда е имала маса между 55 и 120 Слънца, въпреки че вероятно е родена с 200 пъти повече от масата на Слънцето. Въпреки че вероятно е загубил част от външните си слоеве през целия си жизнен цикъл, около десетилетие преди да замине каблоой, звездата може би е започнала да изхвърля маса с по-висока скорост, около три слънчеви маси на година.

Освен това околната среда около унищожената звезда няма много елементи, по-тежки от водорода и хелия (с други думи, има ниска металност). Това предполага, че звездата се е родила и умряла в сравнително девствен район, който не се е променил много след Големия взрив. С други думи, както по своята маса, така и по отношение на средата, звездата беше подобна на първите звезди на Вселената - и това я поставя в правилния диапазон на свръхновите нестабилности.

„Това е първата [свръхнова], за която сме в състояние да измерим масата и металичността на потомството и да видим, че те съответстват на теоретичните очаквания“, казва Гомес.

„Идеята за свръхновите нестабилни двойки съществува от десетилетия“, добавя съавтор Едо Бергер (Харвардския университет). „Но най-накрая да имаме първия наблюдателен пример, който поставя умираща звезда в правилния режим на маса, с правилното поведение и в галактика с бедни от метал джудже, е невероятна стъпка напред.“