Сверхновые частично сбрасывают оболочку перед взрывом

Сверхновые частично сбрасывают оболочку перед взрывом

 Александр Березин

Исследователи под общим руководством Эрана Офека (Eran Ofek) из Института Вейцмана в Реховоте (Израиль) проанализировали спектр, изменения светимости и иные показатели активности сверхновой II типа SN2010mc, массивной звезды в созвездии Геркулеса, вспышка которой была зафиксирована в августе 2010 года группами телескопов Паломарской обсерватории (США).

После взрыва сверхновой обычно образуется значительных размеров облако, которое ещё долго излучает в различных диапазонах. (Фото NASA, CSX.)

Выяснилось, что сверхновая возникла на месте весьма массивной голубой переменной звезды, примерно в 40-50 раз более тяжёлой, чем наше Солнце. Сравнив колебания её яркости, зафиксированные ранее другими телескопами, астрономы констатировали, что светимость звезды резко возросла ровно за 40 дней до вспышки сверхновой. В течение ещё 15 дней яркость оставалась значительно выше фоновой.

Сама сверхновая относилась к типу SNIIn (где n значит narrow, «узкие»), то есть имела очень узкие эмиссионные линии в спектрах. Между тем если скорость сброса оболочки при взрыве была бы велика, спектры должны были показать широкие линии, расширенные доплеровским эффектом из-за скорости. Это их главное отличие от основного типа IIP, когда ударная волна сверхновой быстро исчезает в разреженной межзвёздной среде. Эмиссионные линии сверхновых типа IIn можно объяснить, лишь предположив, что огромная масса вещества выбрасывается за несколько лет (а иногда даже месяцев или недель) до наблюдаемого взрыва. Тогда ударная волна от самого взрыва сталкивается с этим веществом и тормозится им, что и сужает эмиссионные линии водорода.

Согласно проведённому израильскими учёными анализу, в данном случае рост светимости был вызван сбросом значительной части газовой оболочки звезды, имевшей скорость примерно 2 000 км/с. К моменту взрыва самого светила эта часть его оболочки массой до 1% от массы Солнца (десять Юпитеров) занимала сферу радиусом в 7 млрд км.

Есть некоторая неопределённость с причинами предварительного сброса части оболочки. Возможно, за несколько десятков дней перед взрывом общий скачок светимости звезды резко увеличил световое давление в её недрах. Причём происходило это с такой интенсивностью, что гравитационные силы не могли противостоять скачку давления, и он просто унёс в окружающее пространство часть поверхности звезды (или даже весь её поверхностный слой).

Столкновение вещества сверхновой с ранее выброшенным звездой-предшественницей газом сузило эмиссионные линии водорода в спектре излучения вспышки. (Иллюстрация E. O. Ofek.)

Другой причиной случившегося могли быть мощные волны, порождённые сильнейшей турбулентностью в недрах будущей сверхновой. В обычных условиях такие волны не имеют впечатляющих последствий, но процессы, идущие в недрах массивных переменных звезд, могут придать им исключительную интенсивность.

Хотя окончательные выводы о причинах такого события делать рано, учёные отмечают: энергия выброса поверхностного вещества была столь высока (как минимум 6 × 10⁴⁷ эрг), что объяснима только в рамках сценария волн, рождённых турбулентностью перед взрывом. И альтернатив этому, кажется, быть не может.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Национальной лаборатория Лоуренса в Беркли.