Две группы астрономов не договорились о природе сверхновых

Группа И Цао (Yi Cao) из Калифорнийского технологического университета

как сверхновая типа Ia вспыхивает, когда белый карлик заимствует достаточно вещества от соседней обычной звезды. В то же время группа Роба Оллинга (Rob Olling) из Мэрилендского университета

никаких следов таких звезд-компаньонов в окрестностях сразу трех других сверхновых этого типа, а причиной их взрывов считает слияние с другими белыми карликами. Соответствующие работы вышли в журнале

, с их кратким изложением можно

на Ars Technica.

И Цао совместно с коллегами анализировал данные космического телескопа Swift, полученные 2-3 мая 2014 года, когда до окрестностей Земли дошел свет от вспышки сверхновой типа Ia, взорвавшейся в 306 миллионах световых лет от нас. Согласно этим данным, сразу после взрыва из ее окрестности исходило сильное ультрафиолетовое излучение, затем быстро начавшее убывать. Это первый случай обнаружения столь сильного УФ-излучения от места вспышки подобного объекта. Группа Цао предполагает, что оно вызвано взаимодействием ударной волны от взорвавшегося белого карлика с остатками располагавшейся рядом с ним обычной звезды. Согласно исследователям, именно из нее гравитация карлика постепенно вытягивала вещество, пока он не достиг предельной для него массы (предел Чандрасекара, ~1,4 масс Солнца) и не взорвался. УФ-излучение в таком сценарии было вызвано поглощением ударной волны остатками обычной звезды и вторичным излучением от этих остатков.

Оллинг и соавторы анализируют картину трех взрывов сверхновых того же типа, заснятых космическим телескопом «Кеплер». Как они отмечают, в случае столкновения взрывной волны с обычной звездой-компаньоном существующие теоретические модели предсказывают внезапное увеличение яркости излучения из района вспышки, затем сменяющееся убыванием в течение нескольких часов или дней. Однако никаких следов такого колебания яркости в окрестностях сверхновой после взрыва во всех трех случаях им обнаружить не удалось. Из-за чего группа Оллинга заключает, что эти три взрыва произошли без обычной звезды-компаньона. Это значит, что донором массы в данном случае были не обычные звезды, а другие белые карлики или гелиевые звезды.

Достоверно известно, что вспышки сверхновых типа Ia происходят на месте, где до того был белый карлик. Однако существует два альтернативных сценария того, как именно подобный объект может превратиться в сверхновую. Согласно первому, гравитация белого карлика постепенно оттягивает вещество от соседней обычной звезды. Со временем карлик превышает предел Чандрасекара, что приводит к его взрыву. Согласно второму сценарию, взрыв также происходит в двойной системе, однако вторым ее компонентом считается второй белый карлик или другой компактный объект, например гелиевая звезда.

Различные группы астрономов на протяжении десятилетий пытаются обосновать то одну, то другую модель или третий вариант, когда часть сверхновых типа Ia образуется парой белых карликов, а другая часть – заимствованием вещества белым карликом у одной обычной звезды-соседа. Однако и при таком подходе к проблеме оставалось неясным, какой именно сценарий дает наибольшее количество подобных объектов. На сегодняшний день однозначного перевеса нет ни у одной точки зрения на этот вопрос. Так, если ранее считалось, что слияние двух белых карликов – чрезвычайно редкое событие, и поэтому не может обеспечить большинство вспышек таких сверхновых, то более новые данные, напротив, указывают, что доля двойных белых карликов примерно 15 на 4 000 изо всех систем с такого рода объектами. По расчетам это значит, что в нашей Галактике по этому сценарию должна взрываться одна сверхновая Ia в столетие, что как раз совпадает с наблюдаемой частотой таких событий.

С другой стороны, сценарий «белый карлик-обычная звезда» в последнее время стал оцениваться как довольно редкий, отвечающий не более чем за пятую часть таких событий. К тому же наблюдения рентгеновского телескопа «Чандра» почти не выявили рентгеновского излучения, которое могло бы возникать при поглощении материала обычных звезд такими белыми карликами. Правда, оценить сценарий одиночного белого карлика как редкий мешает то обстоятельство, что при слиянии двух белых карликов их масса может существенно превысить предел Чандрасекара, то есть светимость последующей вспышки сверхновой должна быть существенно выше стандартной. Тем не менее на сегодня сверхновые типа Ia оцениваются как «стандартные свечи» космологии, и лишь немногие из них можно уверенно отнести к объектам с аномально высокой яркостью. Пока не вполне понятно, как это может сочетаться с идеями о том, что основная часть таких вспышек объясняется слияниями двойных белых карликов. В этом смысле наблюдения, подобные проведенным группами Цао и Оллинга, имеют большое значение, так как помогают уяснить реальную количественную картину того, насколько часто формирование сверхновой идет по одному из этих двух сценариев.

Понимание природы превращения белых карликов в сверхновую типа Ia крайне важно для современной астрономии. Поскольку взрывы этих объектов практически всегда происходят при одной и той же массе, сравнивая их яркость можно точно определять расстояния до весьма удаленных объектов. И именно наблюдения за такими вспышками привели к открытию ускоренного расширения Вселенной в конце прошлого века, после которого в научном сообществе утвердилась современная космологическая модель и представление о темной энергии.