О чем рассказал астрономам «щебет» сверхновой звезды

Астрономы впервые зафиксировали ускоряющийся световой сигнал от сверхъяркой сверхновой, которая взорвалась примерно в миллиарде световых лет от Земли. Это открытие стало одним из самых необычных за последние годы: поведение звезды SN 2024afav нарушает привычные представления о сверхновых.

Аспирант Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Джозеф Фара изучал далекую сверхновую и заметил беспрецедентное явление: яркость взрыва пульсировала с ускоряющимся ритмом, который напоминал «чирп» («щебет») — сигнал, хорошо знакомый физикам по гравитационным волнам от сливающихся черных дыр. Только на этот раз источником была не пара черных дыр, а гибель массивной звезды.

Сверхновая SN 2024afav, расположенная примерно в миллиарде световых лет от Земли, относится к редкому классу сверхъярких сверхновых — взрывов, которые светят в десятки и даже сотни раз мощнее обычных. Что именно питает такую чудовищную яркость, ученые до конца не понимали. Многие подобные вспышки демонстрируют загадочные колебания яркости, но у SN 2024afav они оказались удивительно упорядоченными: волнообразные всплески следовали друг за другом все быстрее и быстрее, звезда буквально «пела» и это пение было невероятно гармоничным.

«До сих пор у ученых не было ни одной модели, которая объясняла бы серию всплесков, ускоряющихся со временем, — рассказывает Фара. — Сигнал выглядел слишком структурированным для случайных взаимодействий».

Разгадка пришла из неожиданного источника — курса общей теории относительности. Фара предложил модель, в которой после взрыва в центре остается магнетар — нейтронная звезда, которая вращается с огромной скоростью и обладает невероятно мощным магнитным полем. Часть выброшенного вещества падает обратно и формирует вокруг магнетара наклоненный аккреционный диск. Из-за эффекта Лензе — Тирринга, предсказанного общей теорией относительности, вращающийся магнетар закручивает окружающее пространство-время, заставляя диск раскачиваться. Качающийся диск периодически заслоняет и отражает свет магнетара, работая как космический маяк. По мере приближения диска к магнетару раскачивание ускоряется — отсюда и нарастающий «щебечущий» ритм.

Команда проверила альтернативные объяснения — ньютоновские эффекты, магнитную прецессию, — но только эффект Лензе — Тирринга точно совпал с наблюдаемыми данными. «Это первый случай, когда общая теория относительности пригодилась для описания механики сверхновой», — подчеркивает Фара.

«Я думаю, Джозеф нашел неопровержимое доказательство, — говорит его научный руководитель Энди Хауэлл. — Он связал колебания яркости с моделью магнетара и объяснил все с помощью наиболее проверенной теории в астрофизике — общей теории относительности. Получилось невероятно элегантно».

С запуском обсерватории имени Веры Рубин, которая будет генерировать около десяти терабайт данных каждую ночь, астрономы рассчитывают обнаружить множество подобных «поющих» сверхновых.