Астрономы идентифицировали новый вид сверхновых, о существовании которых мы даже не подозревали

Мы часто думаем, что взрывы сверхновых неизбежны для крупных звезд. У большой звезды заканчивается топливо, гравитация разрушает ее ядро, и БУМ!

Но астрономы уже давно считают, что по крайней мере один тип крупных звезд не заканчивается взрывом сверхновой. Известные как звезды Вольфа-Райета, они, как считалось, заканчиваются тихим коллапсом их ядра в черную дыру. Но новое открытие показало, что они все-таки могут стать сверхновыми.

Звезды Вольфа-Райета являются одними из самых массивных звезд. Их жизнь подходит к концу, но вместо того, чтобы просто исчерпать запасы топлива и взорваться, они выталкивают свои внешние слои с помощью чрезвычайно мощного звездного ветра.

В результате образуется окружающая туманность, богатая ионизированным гелием, углеродом и азотом, но почти не содержащая водорода. Температура поверхности оставшейся звезды может превышать 200 000 К, что делает их самыми светящимися звездами из всех известных.

Но поскольку большая часть этого света находится в ультрафиолетовом диапазоне, они не особенно ярки для невооруженного глаза.

Даже если внешние слои звезды Вольфа-Райета отброшены, центральная звезда все равно намного массивнее Солнца. Поэтому можно предположить, что ее превращение в сверхновую звезду - лишь вопрос времени.

Независимо от того, как далеко в периодической таблице происходит синтез, в конце концов топливо закончится, что приведет к сверхновой с коллапсом ядра.

Но мы можем видеть спектры элементов внутри сверхновой, и мы никогда не видели спектра, соответствующего звезде Вольфа-Райета. Когда открытие сверхновых стало обычным делом, некоторые астрономы начали задумываться о том, что звезды Вольфа-Райе вместо этого умирают тихо.

Идея заключалась в том, что они отбрасывают достаточно внешних слоев, чтобы оставшееся ядро в конце концов просто рухнуло прямо в черную дыру. Не нужно гигантского взрыва. Тихая смерть массивной звезды.

Последнее исследование показывает, что по крайней мере некоторые звезды Вольфа-Райета действительно становятся сверхновыми. Команда исследователей изучила спектр сверхновой звезды под названием SN 2019hgp, которая была обнаружена Центром переходных процессов Цвикки (ZTF).

В спектре сверхновой был яркий эмиссионный свет, указывающий на присутствие углерода, кислорода и неона, но не водорода или гелия. При более внимательном изучении данных команда обнаружила, что эти конкретные эмиссионные линии не были вызваны непосредственно элементами сверхновой.

Вместо этого они были частью туманности, расширяющейся от звезды со скоростью более 1500 км/с.

Другими словами, до того, как произошла сверхновая, звезда-прародитель была окружена туманностью, богатой углеродом, азотом и неоном, но не имеющей более легких элементов - водорода и гелия. Расширение туманности должно было происходить под действием сильного звездного ветра.

Это очень хорошо соответствует структуре звезды Вольфа-Райета. Таким образом, похоже, что SN 2019hgp является первым примером сверхновой звезды Вольфа-Райета. С тех пор были обнаружены и другие подобные сверхновые.

Поскольку эта сверхновая была идентифицирована по спектрам окружающей туманности, неясно, был ли взрыв простой сверхновой, или же это был более сложный гибридный процесс, когда верхний слой звезды взорвался, а ядро разрушилось непосредственно до черной дыры. Потребуется больше наблюдений, чтобы определить детали.

Ясно лишь то, что по крайней мере некоторые звезды типа Вольфа-Райета не уходят тихо в ночь.