Ученые впервые наблюдали взрыв звезды в реальном времени

Астрономы впервые наблюдали, как гигантская звезда взрывается огненной сверхновой, и зрелище оказалось еще более взрывоопасным, чем предполагали исследователи.

Согласно новому исследованию, опубликованному 6 января в Astrophysical Journal, ученые начали наблюдать за обреченной звездой — красным сверхгигантом SN 2020tlf, расположенным примерно в 120 миллионах световых лет от Земли — более чем за 100 дней до ее окончательного сильного коллапса. Во время этой подготовки исследователи увидели, как звезда вспыхнула яркими вспышками света, когда большие шары газа вырвались с поверхности звезды.

Исследователи заявили, что этот салют перед сверхновой стала большим сюрпризом, поскольку предыдущие наблюдения красных сверхгигантов, которые вот-вот взорвутся, не показали никаких следов сильных выбросов.

"Это прорыв в нашем понимании того, что массивные звезды делают за мгновение до своей смерти", — заявил в своем заявлении ведущий автор исследования Винн Джейкобсон-Галан, научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли. "Впервые мы наблюдали взрыв красной звезды-сверхгиганта!"

Красные сверхгиганты — самые большие звезды во Вселенной по объему, в сотни, а иногда и в тысячу раз превышающие радиус Солнца. (Сколько бы они ни были громоздкими, красные сверхгиганты не являются ни самыми яркими, ни самыми массивными звездами.)

Как и наше Солнце, эти массивные звезды генерируют энергию за счет ядерного синтеза элементов в своих ядрах. Но поскольку они такие большие, красные сверхгиганты могут создавать гораздо более тяжелые элементы, чем водород и гелий, которые сжигает наше Солнце. По мере того как сверхгиганты сжигают все более массивные элементы, их ядра становятся все более горячими и сжатыми. В конце концов, к тому времени, когда они начинают сплавлять железо и никель, у этих звезд заканчивается энергия, их ядра коллапсируют, и они выбрасывают свои газовые внешние атмосферы в космос в результате мощного взрыва сверхновой II типа.

Ученые наблюдали за красными сверхгигантами до того, как они стали сверхновыми, и изучали последствия этих космических взрывов — однако до сих пор они никогда не видели, как весь процесс разворачивается в реальном времени.

Авторы нового исследования начали наблюдать SN 2020tlf летом 2020 года, когда звезда мерцала яркими вспышками излучения, которые команда позже интерпретировала как взрыв газа с поверхности звезды. Используя два телескопа на Гавайях — телескоп Института астрономии Гавайского университета Pan-STARRS1 и обсерваторию WM Keck на Мауна-Кеа — исследователи наблюдали за капризной звездой в течение 130 дней. Наконец, в конце этого периода, звезда взорвалась.

По словам исследователей, команда увидела признаки плотного облака газа, окружавшего звезду во время ее взрыва — вероятно, того же газа, который звезда выбрасывала в предыдущие месяцы. Это говорит о том, что звезда начала испытывать сильные взрывы задолго до того, как ее ядро ​​разрушилось осенью 2020 года.

"Мы никогда не подтверждали такую ​​бурную активность в умирающей красной сверхгигантской звезде, когда мы видим, что она производит такое яркое излучение, а затем коллапсирует и сгорает до сих пор", — сказала соавтор исследования Раффаэлла Маргутти, астрофизик из Калифорнийского университета в Беркли.

Эти наблюдения показывают, что красные сверхгиганты претерпевают значительные изменения в своей внутренней структуре, что приводит к хаотическим взрывам газа в последние месяцы их жизни перед коллапсом, заключила команда.