Сверхновая раскрыла роль «центральных машин» в гамма-всплесках

Международная группа астрономов под руководством Саяна Чакраборти из Гарвард-Смитсоновского Центра Астрофизики обнаружила класс сверхновых, промежуточный между создающими гамма-вспышку и не создающими. Статья написана в соавторстве с учеными с пяти континентов, среди которых есть российские астрономы из Института космических исследования РАН и ФТИ им. Иоффе. Коротко ознакомиться с результатами можно в пресс-релизе на сайте Национальной радиоастрономической обсерватории. Статья принята в Astrophysical Journal, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Исследователи делят наблюдаемые сверхновые на два больших класса относительно того, происходит ли при их взрыве вспышка гамма-излучения или нет. В большинстве случаев вспышки не наблюдается — взрыв приводит к выбросу вещества звезды в виде почти сферического пузыря, двигающегося со относительно небольшой скоростью (значительно меньшей скорости света). Это происходит, когда звезда выгорает настолько, что уже не сможет поддерживать свою форму.

Однако, в некоторых случаях, вещество звезды формирует вращающийся аккреционный диск вокруг образовавшейся внутри нейтронной звезды или черной дыры. В направлениях вдоль оси вращения диска происходит выброс материи в так называемых джетах. В них звездное вещество движется со скоростями, сопоставимыми со скоростью света. Астрономы называют систему диска и джета «центральной машиной». Предположительно, именно «машины» ответственны за возникновение мощных гамма-всплесков (GRB - Gamma radiation bursts).

Сверхновая 2012ap, обнаруженная в галактике NGC1729 оказалась исключением из этой классификации. Астрономы обнаружили, что несмотря на образовавшиеся вокруг нее джеты, взрыв звезды не породил интенсивного гамма-излучения, характерного для GRB-сверхновых. Исследование характера потоков выброшенных частиц позволило авторам исследования предположить, что преимущественно они состоят из тяжелых, быстро замедляющихся частиц. Это контрастирует с данными, относящимися к обычным гамма-всплескам, порождаемым сверхновыми с «легкими» джетами.

Астрономы предполагают, что генерация гамма-всплеска сильно зависит от характера аккреционного диска и испускаемых им джетов. По словам Чакраборти, сверхновые с мощными «центральными машинами», испускающими легкие частицы вызывают гамма-всплески, в отличие от обладателей менее мощных «машин» испускающих тяжелые частицы. 

Исследование сверхновой потребовало обработки данных, полученных как наземными обсерваториями, включая Very Large Array(США), Giant Metrewave Radio Telescope(Индия), и сеть космических спутников InterPlanetary Network, предназначенную для детектирования гамма-излучения.