Астрономы стали свидетелями смерти звезды

Впервые астрономы в реальном времени наблюдали трагический конец жизни красного сверхгиганта, наблюдая за быстрым самоуничтожением массивной звезды и ее окончательными агониями, прежде чем она превратилась в сверхновую типа II.

С помощью двух гавайских телескопов - Pan-STARRS Института астрономии Гавайского университета на Халеакала, Мауи, и обсерватории Кека на Маунакее, остров Гавайи - группа исследователей, проводивших транзиентный обзор Эксперимента молодых сверхновых (YSE), наблюдала красный сверхгигант в течение последних 130 дней и его взрыв.

«Это прорыв в нашем понимании того, что происходит с массивными звездами за мгновение до смерти», - говорит Винн Якобсон-Галан, ведущий автор исследования. «Прямое обнаружение предсверхновой активности в красной сверхгигантской звезде никогда раньше не наблюдалось в обычной сверхновой типа II. Мы впервые наблюдали взрыв красной сверхгигантской звезды!»

Pan-STARRS впервые обнаружил обреченную массивную звезду летом 2020 года по огромному количеству света, исходящего от красного сверхгиганта. Спустя несколько месяцев, осенью 2020 года, небо осветила сверхновая.

Команда быстро запечатлела мощную вспышку и получила самый первый спектр энергетического взрыва, названный supernova 2020tlf или SN 2020tlf, с помощью спектрометра низкого разрешения обсерватории Кека (LRIS). Данные показали прямое свидетельство наличия плотного околозвездного материала, окружающего звезду во время взрыва, вероятно, того же самого газа, который Pan-STARRS запечатлел на изображении красной сверхгигантской звезды ранее летом.

«Кек сыграл важную роль в предоставлении прямых доказательств перехода массивной звезды во взрыв сверхновой», - говорит старший автор исследования Рафаэлла Маргутти. «Это похоже на наблюдение за тикающей бомбой замедленного действия. Мы никогда не подтверждали такую ??бурную активность умирающей красной сверхгигантской звезды, где мы видим, что она производит такое световое излучение, а затем коллапсирует и сгорает, до сих пор».

Команда продолжила наблюдение за SN 2020tlf после взрыва. Основываясь на данных, полученных с помощью спектрографа обсерватории Кека (DEIMOS) и ближнего инфракрасного спектрографа Echellette (NIRES), они определили красную сверхгигантскую звезду-прародительницу SN 2020tlf, расположенную в галактике NGC 5731 примерно в 120 миллионах световых лет, в 10 раз массивнее Солнца.

Это открытие опровергает предыдущие представления о том, как красные звезды-сверхгиганты эволюционируют непосредственно перед взрывом. До этого все красные сверхгиганты, наблюдавшиеся до взрыва, были относительно спокойными: у них не было свидетельств сильных извержений или светового излучения, как это наблюдалось до SN 2020tlf. Новое обнаружение яркого излучения, исходящего от красного сверхгиганта в последний год перед взрывом, предполагает, что по крайней мере некоторые из этих звезд должны претерпеть значительные изменения во внутренней структуре, которые затем приводят к бурному выбросу газа за несколько мгновений до коллапса.

Открытие команды прокладывает путь для транзитных исследований, таких как YSE, для поиска светового излучения, исходящего от красных сверхгигантов, и сбора дополнительных доказательств того, что такое поведение может сигнализировать о неизбежной гибели сверхновой массивной звезды.

«Меня больше всего волнуют все новые «неизвестные», которые были открыты этим событием», - говорит Якобсон-Галан. «Обнаружение большего числа событий, подобных SN 2020tlf, существенно повлияет на то, как мы определяем последние месяцы звездной эволюции, объединяя наблюдателей и теоретиков в поисках разгадки тайны того, как массивные звезды проводят последние моменты своей жизни».