Предок сверхновой Тихо был холодным и тусклым

Анализ туманности, оставшейся после взрыва сверхновой Тихо, указывает на то, что ее предок не мог быть горячим и ярким. Это означает невозможность аккреционного сценария образования сверхновой. В состав международного коллектива астрофизиков, выполнивших исследование, входит ученый из России. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Сверхновая SN 1572 вспыхнула осенью 1572 года в созвездии Кассиопеи и была зарегистрирована и тщательно исследована датским астрономом Тихо Браге. Современный анализ исторической кривой блеска, рентгеновского излучения остатков звезды и спектра светового излучения окружающей место взрыва пыли позволил заключить, что сверхновая принадлежит к типу Ia. Тем не менее, механизм ее образования до сих пор окончательно не установлен.

Теоретические модели сверхновых типа Ia делятся на две большие категории. В аккреционном сценарии белый карлик медленно растет в массе, отбирая материал у своего компаньона, достигает чандрасекаровского предела и коллапсирует. В альтернативном сценарии предел достигается в результате слияния двух белых карликов после сбрасывания углового момента за счет излучения гравитационной волны. До сих пор не было выяснено, по какому сценарию происходило образование сверхновой Тихо. В частности, не ясно, где располагался центр исходной двойной системы.

Обычно исследование природы взрыва сверхновых типа Ia основывается на анализе предвзрывных изображений галактик или других объектов, находящихся недалеко от звезды. Такой анализ накладывает некоторые ограничения на температуру и яркость системы непосредственно перед взрывом, однако он не может ничего сказать о более ранней эволюции системы. К тому же его не всегда можно провести.

В своей работе ученые предлагают альтернативный способ. Он заключается в поиске и анализе оставшихся после взрыва фотоионизированных туманностей (авторы называют их «окаменелости» — «fossils»). Характерный размер такой туманности определяется радиусом Стрёмгрена и зависит от ионизирующей светимости звезды и плотности окружающего межзвездного вещества.

Размер туманности, оставшейся после взрыва SN 1572, известен и составляет около трех парсек, что позволяет вычислить верхнюю границу для светимости и, соответственно, температуры предка сверхновой Тихо. При средней плотности межзвездного вещества около одной частицы на сантиметр кубический расчеты приводят к результату 10⁵ кельвинов. При меньшей плотности межзвездного вещества ограничения даже более жесткие.

В аккреционном сценарии белые карлики должны проходить через долгоживущую (приблизительно сто тысяч лет или больше) горячую фазу устойчивого ядерного горения вещества на поверхности звезды с эффективными температурами 10⁵ — 10⁶ кельвинов и светимостями 10³⁷ — 10³⁸ эрг в секунду в момент перед взрывом. Таким образом, сверхновая Тихо не могла образоваться по аккреционному сценарию. Это значит, что она возникла в результате слияния двух белых карликов или какого-нибудь более сложного сценария.

Сверхновая Тихо — не единственная звезда, о природе которой спорят астрономы. Например, у другой сверхновой, находящейся от нас на расстоянии трехсот миллионов световых лет, та же проблема: одна группа ученых утверждает, что она образовалась по аккреционному сценарию, а другая — что в результате слияния двух белых карликов.

Дмитрий Трунин