Стойкая звезда-компаньон выдержала взрыв сверхновой

С помощью орбитальной рентгеновской обсерватории Чандра и других телескопов учёные обнаружили выносливую звезду, выдержавшую взрыв своей звезды-компаньона, превратившуюся в сверхновую. Теперь она образует двойную систему с очень плотным объектом, являющимся либо нейтронной звездой, либо чёрной дырой. Когда ядерное топливо в массивной звезде полностью исчерпывается, она претерпевает коллапс и взрывается как сверхновая.
 
И хотя эти взрывы исключительно мощные, звезда-компаньон способна перенести взрыв. Командой астрономов были использованы обсерватория Чандра и ряд других телескопов, чтобы найти одну из выживших после взрыва звёзд.

Эта стойкая звезда расположена в зоне обломков звездного взрыва или остатка сверхновой, называемого DEM L241 и находящегося в области HII. Данная область (произносится как "аш-два") образуется, когда под действием излучения от раскалённых молодых звёзд нейтральные атомы водорода лишаются электронов (HI), образуя облака ионизированного атомарного водорода (HII). Эта область HII содержится в Большом Магеллановом Облаке, карликовой спутниковой галактике Млечного пути.

Новое составное изображение DEM L241 включает данные от Чандра (пурпурный цвет), которые выделяют остаток сверхновой. Он остается горячим долгое время и поэтому интенсивно светится в рентгеновском спектре на протяжении многих тысяч лет после того, как произошёл взрыв. В изображение также вошли оптические данные из Исследования спектральных линий излучения Магеллановых облаков (MCELS), полученного от наземных телескопов обсерватории в Чили (голубой и желтый цвета), которые показывают излучение HII в DEM L241. Дополнительно включены оптические данные от Цифрового обзора неба (белый цвет), показывающие расположенные в этой области звёзды.

Объект был назван в 1976 году DEM L241, и первую часть его названия составили начальные буквы фамилий учёных Р. Дэвиса, К. Эллиота и Дж. Мибурна. Последние данные от обсерватории Чандра обнаружили точечный источник рентгеновских лучей в том месте, где расположена массивная молодая звезда в пределах DEM L241.

Детально изучив данные от Чандры, астрономы могут получить ценную информацию о природе рентгеновских источников. В том числе, какова яркость рентгеновского излучения, как оно изменяется во времени и распределяется по всему диапазону энергии, наблюдаемому обсерваторией Чандра.

Благодаря полученным данным в этом случае можно предположить, что точечным источником служит одна из составляющих двойной системы. В подобной космической паре либо нейтронная звезда, либо чёрная дыра (сформированная, когда звезда преобразовалась в сверхновую) находится во взаимодействии со звездой, которая намного больше нашего Солнца. Так как они вращаются друг относительно друга, плотная нейтронная звезда или чёрная дыра притягивает материю своего спутника посредством звёздного ветра из частиц, который исходит от поверхности звезды-компаньона. Если эти данные подтвердятся, DEM L241 станет всего лишь третьей бинарной системой, обнаруженной после взрыва сверхновой, содержащей наряду с массивной звездой также чёрную дыру или нейтронную звезду.

Рентгеновские данные от Чандры также выявили, что внутренняя область остатка сверхновой насыщена неоном, кислородом и магнием. Эти элементы и наличие массивной звезды подразумевают, что взорвавшаяся звезда обладала массой, превосходившей солнечную более чем в 25 раз, а, возможно, даже в 40 раз.

Оптические наблюдения с помощью 1,9-метрового телескопа Южноафриканской астрономической обсерватории выявили, что скорость массивной звезды переменна, и что её период обращения вокруг сверхплотного объекта составляет десятки дней. Тщательное измерение колебаний скорости массивной звезды-компаньона позволит окончательно определить, содержит ли бинарная система чёрную дыру.

То, что другие обнаруженные остатки сверхновых образовали в результате коллапса чёрные дыры, является косвенным доказательством. Однако если претерпевшая коллапс звезда в DEM L241 окажется чёрной дырой, это станет убедительным доказательством для данного катастрофического события.

Что же ожидает эту двойную систему в будущем? Если последние сведения верны, сохранившаяся массивная звезда спустя несколько миллионов лет будет уничтожена взрывом сверхновой. При этом может образоваться бинарная система из чёрной дыры и нейтронной звезды, двух нейтронных звёзд или даже система, содержащая две чёрные дыры.

Документ с описанием этих результатов доступен в Интернете и был опубликован в номере The Astrophysical Journal от 10 ноября 2012 года.