Астрономы открыли "бессмертную" звезду

Астрономы открыли в созвездии Большой Медведицы крайне необычную звезду-"зомби", которая "умудрилась" пережить один полноценный взрыв сверхновой и взорваться во второй раз примерно через 50 лет после первой вспышки. 

"Эта сверхновая нарушает все правила, по которым, как мы думали, живут эти объекты. Это самая большая космическая загадка, которую мне приходилось разгадывать за десятилетия наблюдений за взрывами звезд", — заявил Айэйр Аркави (Iair Arcavi) из университета Калифорнии в Санта-Барбаре (США).

Сверхновые звезды вспыхивают в результате гравитационного коллапса массивных звезд, когда тяжелое ядро звезды сжимается и создает волну разряжения, выбрасывающую легкое вещество внешних слоев светила в открытый космос. В результате этого образуется светящаяся газовая туманность, которая продолжает расширяться некоторое время после взрыва.

Сверхновые первого типа образуются в результате взрыва двойной системы из белого карлика и более массивной звезды, а более распространенные вспышки второго типа — в результате взрыва звезд-гигантов. Подобный взрыв, как раньше считали ученые, является необратимым процессом, так как звезда должна прекратить свое существование или превратиться в другой тип космических объектов после начала вспышки.

Два года назад Аркави и его коллеги нашли, как им тогда казалось, вполне заурядную сверхновую второго типа в созвездии Большой Медведицы, iPTF14hls, вспыхнувшую в одной из соседних галактик на расстоянии примерно в 400 миллионов световых лет от Земли. 

Как вспоминает Аркави, ученые ожидали, что ее газопылевой кокон начнет тускнеть примерно через 100 дней после обнаружения вспышки, однако этого не произошло ни через полгода, ни даже через год после открытия iPTF14hls. Более того, спектр, яркость и температура остатков сверхновой никак не менялись на протяжении более 600 дней, что является крайне нехарактерным явлением для савана умершей звезды.

Дело в том, что остатки сверхновой обычно светятся под действием двух разных факторов — распада радиоактивных элементов, возникших во время термоядерного взрыва, и ударной волны, сжимающей и разогревающей сброшенные газовые оболочки звезды. И тот и другой фактор, как отмечают исследователи, физически не могут заставить туманность одинаково ярко светиться на протяжении почти двух лет.

Эти поиски открыли две необычные вещи, указавшие на потенциальную природу загадочного объекта, породившего эту аномальную сверхновую. Во-первых, ученые обнаружили в окрестностях iPTF14hls следы еще одной сверхновой, которая взорвалась примерно 50-70 лет назад и при этом не привела к уничтожению самой звезды.

Во-вторых, астрономам удалось найти фотографии этой вспышки на архивных снимках 1954 года, доказавшей, что породившее ее светило является "бессмертным", так как даже взрыв сверхновой не смог его уничтожить. Это, как считают Аркави и его коллеги, указывает на то, что iPTF14hls является экзотическим и крайне редким объектом, так называемой пульсирующей парно-нестабильной сверхновой.

Считается, что парно-нестабильные сверхновые возникали на ранних этапах жизни Вселенной в результате взрывов первых светил, целиком состоящих из водорода и гелия. Они были значительно тяжелее современных звезд-"тяжеловесов" — такие светила в 200-300 раз тяжелее нашего Солнца.

Необычный химический состав их недр обуславливал особый сценарий их смерти. Когда ранние звезды исчерпывали запасы водорода, в их центре возникало ядро из ионов кислорода. При достаточно высокой температуре атомы кислорода начинают поглощать фотоны, вырабатываемые в ядре "пожилого" светила, и превращать их в пары электронов и позитронов.

Благодаря этому общее давление фотонов на материю звезды (сила, уравновешивающая гравитационное сжатие светила) резко падает, в результате чего ядро начинает сжиматься и еще больше нагреваться. Это усиливает реакцию образования пар частиц из фотонов, в результате чего звезда превращается в огромную термоядерную бомбу.

Эта звездная бомба, как показывают наблюдения за iPTF14hls, взрывается далеко не сразу и делает это очень постепенно, в виде серии мощных вспышек, напоминающих по силе и характеристикам взрывы сверхновых второго типа. Если это так, то тогда "бессмертная" звезда может быть настоящим гигантом, чья масса будет выше солнечной в 95-130 раз.

Понять, так ли это на самом деле, пока нельзя — iPTF14hls продолжает оставаться яркой даже через три года после открытия вспышки. Как надеются ученые, дальнейшие наблюдения за ней и обнаружение других похожих объектов раскроет секреты выживания подобных космических "живых мертвецов".