Астрономы уличили красного сверхгиганта в растрате массы перед взрывом

Астрономы выяснили, что красные сверхгиганты в последние месяцы своей жизни могут активно терять массу и демонстрировать повышенную светимость за счет процессов в своих недрах. Это удалось сделать в ходе наблюдений за звездой-прародителем сверхновой SN 2020tlf до и после взрыва. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

Одним из важных направлений физики вспышек сверхновых является описание поведения массивных (более 8 масс Солнца) звезд в последние годы их жизни, в частности понимание природы плотного околозвездного вещества. Оно может состоять из первичного вещества звезды или элементов, синтезированных на разных стадиях ее жизни, и обогащается по мере того, как звезда-прародитель теряет массу из-за ветров и сильных вспышек. Ученым интересно как именно и с какой скоростью звезда может терять массу перед взрывом и как ударные волны взаимодействуют с околозвездным веществом после взрыва. Разобраться в этом могут помочь ранние (через несколько часов или дней после вспышки) наблюдения за сверхновыми, что считается трудной задачей.

Группа астрономов во главе с Винном Джейкобсон-Галаном (Wynn Jacobson-Galán) из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала результаты анализа мультиволновых наблюдений (от рентгеновского до радиодиапазона) за вспышкой сверхновой SN 2020tlf типа II-P/L, которая была обнаружена наземной системой ATLAS 16 сентября 2020 года в спиральной галактике NGC 5731, расположенной в 120 миллионах световых лет от Солнца. Наблюдения велись при помощи ряда наземных телескопов и космического телескопа «Swift» и охватывали период от 130 дней до взрыва до 300 дней после взрыва.

Итогом работы стала модель эволюции звезды-прародителя сверхновой в финале своей жизни. Это был красный сверхгигант, с радиусом 1100 радиусов Солнца и массой 10–12 масс Солнца, который терял массу с повышенной скоростью (10

масс Солнца в год) в последние месяцы перед взрывом. Это привело к образованию плотной внутренней оболочки из околозвездного вещества (на расстояниях менее 10

 сантиметров от звезды) и менее плотной внешней оболочки (до 8×10

сантиметров от звезды).

 Общая масса околозвездного вещества оценивается в 0,05–0,07 масс Солнца, оно состояло из ионов гелия, водорода, углерода и азота. 

SN 2020tlf представляет собой первый экземпляр сверхновой типа II, звезда-прародитель которой демонстрировала повышенный уровень излучения перед взрывом, что ранее не наблюдалось. Ученые считают, что это, а также повышенный уровень потери массы можно объяснить нестабильностью в недрах звезды, скорее всего, связанной с последними стадиями ядерного горения, например неона/кислорода, либо кремния. Исследователи пришли к выводу, что повышенный уровень активности может быть обычным явлением для звезд-прародителей сверхновых типа II-P/L и ранее это явление просто не обнаруживалось в ходе обзоров неба из-за ограничений по чувствительности.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы составили точный портрет прародителя сверхновой типа II-P.

Александр Войтюк