Недостаток массы не помешал древним белым карликам взорваться
В прошлом белые карлики взрывались при меньших массах, чем сегодня. К такому выводу пришли американские астрономы, которые измерили относительное содержание никеля — элемента, который синтезируется при вспышках сверхновых типа Ia — в звездах из древних галактик. Сегодня сверхновые, образовавшиеся после смерти белых карликов, используются при оценке расстояния до соседних галактик, поэтому определение свойств светил до взрыва может помочь лучше оценить качество современных измерений. С чем связано столь необычное поведение, однако, еще предстоит изучить, пишут ученые в The Astrophysical Journal.
К концу своей жизни большинство звезд, похожих на наше Солнце, превращаются в тусклые плотные белые карлики, чей размер близок к размеру Земли. Масса некоторых из них может превосходить солнечную почти в два раза, в то время как другие могут оказаться вполовину меньше. Как и другие звезды, белые карлики иногда взрываются, образуя при этом сверхновые типа Ia. Считается, что происходит это, когда звезда превышает критическую массу, так называемый предел Чандрасекара, который составляет около 1,4 солнечных масс.
Так как взрыв сверхновой происходит в момент превышения предела Чандрасекара, абсолютную яркость вспышек сверхновых типа Ia можно достаточно хорошо предсказать, а по соотношению абсолютной и видимой яркости сверхновых астрономы определяют реальное расстояние до галактики, в которой произошла вспышка. Именно на основании таких исследований, например, удалось доказать, что Вселенная расширяется с ускорением.
В новой работе астрономам под руководством Эвана Кирби (Evan Kirby) из Калифорнийского технического института, однако, удалось показать, что взрывы сверхновых типа Ia возможны даже в том случае, если белый карлик не достиг предельной массы. Для этого они изучили химический состав красных гигантов в древних галактиках с остановившимся звездообразованием с помощью телескопа Keck II.
При взрыве сверхновых типа Ia синтезируются тяжелые элементы, которые «загрязняют» окружающее пространство: в число таких элементов входят различные металлы, включая железо, никель и марганец. Чем массивнее была звезда до взрыва, тем больше металлов будет выброшено в космос, и тем больше тяжелых элементов осядет в новых светилах, которые сформируются в этой области.
В данном случае количество никеля, содержащееся в звездах, может указывать на то, насколько массивны были древние белые карлики. Проведенный учеными анализ показал, что относительное содержание этого элемента в красных гигантах оказалось относительно невелико (от [Ni/Fe]Ia = −0.68 в карликовой галактике Малая Медведица до −0.13 в карликовой галактике Лев II) . Согласно расчетам, масса белых карликов в таких галактик была сопоставима с массой Солнца, что меньше предела Чандрасекара.
В то же время в более современных галактиках содержание никеля в звездах было выше, что, вероятно, говорит о том, что чем больше времени проходило с Большого взрыва, тем большая масса требовалась белым карликам для взрыва.
Астрономы пока что не могут объяснить причину наблюдаемых изменений, но полагают, что такой механизм мог быть достаточно распространен в ранней Вселенной. В будущем они планируют проверить свои результаты, оценив также и относительное содержание марганца, так как он еще более чувствителен к массе родительских звезд.
Понимание процессов, которые приводят к взрыву сверхновых типа Ia важно для астрономии, так как эти сверхновые используются в качестве «стандартных свечей» наряду с цефеидами и переменными RR Лиры. Изучение того, какими белые карлики были до взрыва и что его вызвало, поможет откалибровать существующие измерения и лучше понять поведение темной материи, которую изучают, измеряя в том числе и скорость расширения Вселенной.
В 2017 году международная группа астрономов впервые обнаружила звезду, пережившую взрыв сверхновой Ia типа, что тоже важно для понимания надежности современных измерений.
Кристина Уласович
Это молодые звезды, еще не вышедшие на главную последовательность
Астрономы нашли наблюдательные доказательства того, что одним из типов неопознанных космических источников высокоэнергетического гамма-излучения могут быть молодые звезды типа Т Тельца в областях звездообразований. Гамма-кванты рождаются во время очень мощных рентгеновских вспышек на таких звездах. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Молодые звездные объекты малой массы способны генерировать рентгеновское излучение, причем их активность в этом плане может быть больше, чем у звезд главной последовательности. В частности, звезды типа Т Тельца обычно демонстрируют быстропеременное жесткое рентгеновское излучение. Предполагается, что мощные рентгеновские мегавспышки, иногда возникающие на таких объектах из-за пересоединения магнитных силовых линий и нагревающие плазму, могут быть идеальными кандидатами в зоны ускорения частиц до релятивистских энергий и, как следствие, источниками гамма-излучения. Если эта идея, выдвинутая в 2011 году, верна, то можно объяснить природу ряда неопознанных источников гамма-излучения, найденных космическим телескопом «Ферми» в областях звездообразования Млечного Пути. Группа астрономов во главе с Агостиной Филокомо (Agostina Filócomo) из Университета Насьональ де Рио-Негро — Седе Атлантика (UNRN — Sede Atlántica) представила наблюдательные доказательства этой теории. Она проанализировала данные наблюдений за источниками гамма-квантов в диапазоне энергий от ста мегаэлектронвольт до трехсот гигаэлектронвольт в отражательной туманности NGC 2071 в созвездии Ориона, полученные за 14 лет работы телескопа «Ферми» Ученые определили со статистической значимостью 3,2 сигмы, что в туманности есть непостоянный по времени (был активен около двух лет) источник гамма-излучения, порождавший кванты с энергиями выше ста гигаэлектронвольт. NGC 2071 представляет собой область звездообразования, содержащую популяцию протозвезд малой массы, поэтому исследователи считают, что именно мегавспышки звезд Т Тельца могут порождать высокоэнергетическое гамма-излучение. Оценка частоты подобных явлений — одно каждые 13,2 года при энергии вспышек 1037—1038 эрг. Однако стоит отметить, что, хотя в настоящее время это единственный сценарий, хорошо объясняющий данные наблюдений, он требует дальнейшей наблюдательной проверки. Ранее мы рассказывали о том, как выглядят пылевые «крылья» у звезды типа Т Тельца.