Странная звезда породила самую быструю сверхновую в истории наблюдений

Астрономы в восторге от наблюдения за самой стремительной новорожденной звездой из когда-либо зарегистрированных. Это необычное событие привлекло внимание ученых к еще более необычной звезде. 

Изучая ее, они могут найти ответы не только на многие загадочные черты новой звезды, но и на более важные вопросы о природе нашей Солнечной системы, смерти звезд и эволюции Вселенной.

Исследовательская группа, возглавляемая регентским профессором Университета штата Аризона Самнером Старрфилдом, профессором Чарльзом Вудвордом из Университета Миннесоты и научным сотрудником Марком Вагнером из Университета штата Огайо, стала соавтором доклада, опубликованного сегодня в "Научных записках Американского астрономического общества".

Новая звезда - это внезапный взрыв яркого света из системы двух звезд. Каждая новая звезда создается белым карликом - очень плотным остатком ядра звезды - и близлежащей звездой-компаньоном. Со временем белый карлик забирает вещество из своего спутника, которое падает на белый карлик. Белый карлик нагревает это вещество, вызывая неконтролируемую реакцию, в результате которой происходит взрыв энергии. Взрыв выбрасывает вещество с большой скоростью, что мы наблюдаем как видимый свет.

Яркая новая звезда обычно затухает в течение нескольких недель или дольше. 12 июня 2021 года новая звезда V1674 Геркулеса вспыхнула так ярко, что ее было видно невооруженным глазом, но чуть больше чем через сутки она снова потускнела. Как будто кто-то включал и выключал фонарик.

События, происходящие с такой скоростью, редки, что делает эту новую звезду ценным объектом исследования.

"Это длилось всего один день, а предыдущая самая быстрая новая звезда была изучена нами в 1991 году, V838 Herculis, которая уменьшилась примерно за два или три дня", - говорит Старрфилд, астрофизик из Школы изучения Земли и космоса АГУ.

Пока астрономический мир наблюдал за V1674 Геркулеса, другие исследователи обнаружили, что его скорость - не единственная необычная черта. Свет и энергия, которые она посылает, также пульсируют, как звук колокола.

Каждые 501 секунду происходит колебание, которое наблюдатели могут увидеть как в видимом свете, так и в рентгеновских лучах. Через год после взрыва новая звезда все еще демонстрирует это колебание, и, похоже, оно продолжается еще дольше. Старрфилд и его коллеги продолжают изучать эту странность.

"Самое необычное, что это колебание было замечено до вспышки, но оно также было заметно, когда новая была примерно на 10 величин ярче", - говорит Вагнер, который также является руководителем научного отдела обсерватории Большого бинокулярного телескопа, используемого для наблюдения за новой. "Загадка, которую люди пытаются разгадать, заключается в том, что является причиной такой периодичности, которую можно наблюдать в этом диапазоне яркости системы".

Команда также заметила нечто странное, наблюдая за веществом, выброшенным взрывом новой звезды - какой-то ветер, который может зависеть от положения белого карлика и его звезды-компаньона, формирует поток вещества в пространство вокруг системы.

Хотя самая быстрая сверхновая является (в буквальном смысле) яркой, причина, по которой ее стоит изучать дальше, заключается в том, что сверхновые могут рассказать нам важную информацию о нашей Солнечной системе и даже о Вселенной в целом.

Белый карлик собирает и изменяет материю, а затем при взрыве новой звезды заполняет окружающее пространство новым материалом. Это важная часть круговорота материи в космосе. Материалы, выброшенные сверхновой звездой, в конечном итоге образуют новые звездные системы. Такие события помогли сформировать и нашу Солнечную систему, обеспечив Земле нечто большее, чем просто кусок углерода.

"Мы всегда пытаемся выяснить, как образовалась Солнечная система, откуда взялись химические элементы в Солнечной системе", - говорит Старрфилд. "Одна из вещей, которые мы собираемся узнать из этой новой звезды, это, например, сколько лития образовалось в результате этого взрыва. Сейчас мы уверены, что значительная часть лития, который есть на Земле, была получена в результате подобных взрывов".

Иногда звезда-белый карлик не теряет всю собранную материю во время взрыва новой звезды, поэтому с каждым циклом она набирает массу. Это в конечном итоге делает ее нестабильной, и белый карлик может породить сверхновую типа 1а, которая является одним из самых ярких событий во Вселенной. Каждая сверхновая типа 1а достигает одного и того же уровня яркости, поэтому они известны как стандартные светила.

"Стандартные светила" настолько яркие, что мы можем видеть их на больших расстояниях во всей Вселенной. Наблюдая за тем, как меняется яркость света, мы можем задавать вопросы о том, как ускоряется Вселенная, или об общей трехмерной структуре Вселенной", - говорит Вудворд. "Это одна из интересных причин, по которой мы изучаем некоторые из этих систем".

Кроме того, новые звезды могут рассказать нам больше о том, как звезды в бинарных системах эволюционируют до своей смерти - процесс, который не очень хорошо изучен. Они также выступают в качестве живых лабораторий, где ученые могут увидеть ядерную физику в действии и проверить теоретические концепции.

Новая звезда застала мир астрономии врасплох. Она не попала в поле зрения ученых, пока астроном-любитель из Японии Сейджи Уэда не обнаружил ее и не сообщил о ней.

Гражданские ученые играют все более важную роль в области астрономии, как и современные технологии. Несмотря на то, что сейчас она слишком тусклая для наблюдения другими видами телескопов, команда все еще может следить за новолунием благодаря широкой апертуре Большого бинокулярного телескопа и другому оборудованию обсерватории, включая пару многообъектных двойных спектрографов и исключительный спектрограф высокого разрешения PEPSI.

Они планируют исследовать причину вспышки и процессы, которые привели к ней, причину ее рекордного спада, силы, стоящие за наблюдаемым ветром, и причину пульсирующей яркости.