Самая быстрая сверхновая ускорила собственный взрыв

Сверхновой называют гравитационный коллапс массивной (в 20 и более раз тяжелее Солнца) звезды, в недрах которой закончилось водородное топливо. Это последний этап ее жизненного цикла. После сверхновой остаются огромное облако выброшенного взрывом вещества и — в зависимости от ее массы — нейтронная звезда или черная дыра. Обычно коллапс продолжается довольно долго: сверхновая достигает максимальной яркости за несколько недель или даже месяцев, а на то, чтобы интенсивность излучения упала до минимума, порой требуется еще больше времени. Например, из китайских хроник известно, что вспышка сверхновой 1054 года, породившей Крабовидную туманность, была видна с Земли невооруженным глазом в течение 23 суток.

Астрофизик Армин Рест (Armin Rest) из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе обнаружил в данных обсерватории «Кеплер» сверхновую, которая набрала максимальную яркость за пару дней и потускнела за неделю. По меркам сверхновых это очень стремительный взрыв.

Кривая светимости сверхновой KSN 2015 K
©  Armin Rest et al., Nature Astronomy.

Как правило, быстрые сверхновые менее ярки, чем те, которые взрываются долго; в таких случаях разницу в продолжительности взрыва объясняют тем, что коллапсирует только часть вещества звезды. Такой тип взрыва открыли в 2013 году и назвали Iax (обычные сверхновые, яркие и долгоживущие, относятся к типу Ia). Предположительно, взрывы по типу Iax характерны для двойных систем звезд главной последовательности и белых карликов, которые притягивают вещество своей звездной «соседки».

Когда масса перетянутого вещества достигает порога, происходит гравитационный коллапс, но менее масштабный, чем при взрыве типа Ia. Возможно, в некоторых случаях белый карлик даже продолжает существовать — правда, теряя своего компаньона по двойной системе.

Взрыв сверхновой KSN 2015K, которую наблюдал Рест, относился к типу Ia: он был очень ярким, поэтому его нельзя объяснить частичным коллапсом белого карлика, «укравшего» материю другой звезды. В последние годы ученые наблюдали несколько таких ярких и быстрых сверхновых, и KSN 2015K — самая «стремительная» из них.

Рест и его коллеги сделали очень много снимков KSN 2015K: вспышку снимали каждые полчаса, хотя обычно за двое суток удается сделать всего один-три снимка. На этом материале команда Реста построила модель взрыва KSN 2015K. Ученые полагают, что, вероятнее всего, взрыв начался как относительно тусклый, но затем какое-то событие дало сверхновой дополнительную энергию. Есть и предположение о том, что именно произошло. Примерно за два месяца до вспышки, которую зарегистрировал «Кеплер», взрыв меньшего масштаба вытолкнул часть вещества умирающей звезды наружу. Выброшенная материя образовала сферу плотного газа вокруг нее. Когда же последовал настоящий взрыв сверхновой, его внешняя ударная волна столкнулась с газовой сферой и породила обратную волну, многократно усилившую яркость сверхновой и ускорившую нарастание яркости.

Существуют и другие сверхновые, не совсем подходящие под стандартные описания. В ноябре 2017 года ученые описали «бессмертную» сверхновую iPTF14hls, кривая светимости которой скорее напоминала кардиограмму, чем классический «крючок». За время наблюдений эта звезда взорвалась как минимум пять раз — общепринятого объяснения такому ходу событий до сих пор не нашли.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astrono