Сверхновые - это чрезвычайно энергичные и динамичные события во вселенной. Самый яркий, который мы когда-либо наблюдали, был обнаружен в 2015 году и был ярким, как 570 миллиардов Солнц. Их светимость означает их значение в космосе. Они производят тяжелые элементы, из которых состоят люди и планеты, и их ударные волны вызывают образование звезд следующего поколения.
Каждые 100 сотен лет в галактике Млечный Путь существует около 3 сверхновых. На протяжении всей истории человечества наблюдалось только несколько сверхновых. Самая ранняя зарегистрированная сверхновая была обнаружена китайскими астрономами в 185 году нашей эры. Вероятно, самая известная сверхновая - это SN 1054 (исторические сверхновые названы по имени года, в котором они наблюдались), который создал Крабовидную туманность. Теперь, благодаря всем нашим телескопам и обсерваториям, наблюдение сверхновых довольно обычное дело.
Но одна вещь, которую астрономы никогда не наблюдали, это самые ранние стадии сверхновой. Ситуация изменилась в 2013 году, когда случайно, автоматическая промежуточная фабрика Palomar Transient Factory (IPTF) увидела сверхновую, которой всего 3 часа.
Наблюдение за сверхновыми в первые несколько часов чрезвычайно важно, потому что мы можем быстро указать на нее другие области и собрать данные о звезде-прародителе SN. В этом случае, согласно статье, опубликованной в Nature Physics, последующие наблюдения выявили неожиданность: SN 2013fs был окружен околозвездным материалом (CSM), который он выбросил за год до события сверхновой. CSM выбрасывался с высокой скоростью - около 10-3 солнечных масс в год. Согласно документу, такая нестабильность может быть распространена среди сверхновых.
SN 2013fs был красным супергигантом. Астрономы не думали, что звезды такого типа выбрасывают материал до появления сверхновой. Но последующие наблюдения с другими телескопами показали взрыв сверхновой, движущийся через облако материала, ранее выброшенного звездой. Что это означает для нашего понимания сверхновых, еще не ясно, но это, вероятно, изменит правила игры.
Поймать 3-часовой SN 2013fs было чрезвычайно удачным событием. СМПС - это полностью автоматизированное широкоугольное исследование неба. Это система из 11 ПЗС, установленных на телескопе в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Это занимает 60 секунд выдержки с частотой от 5 дней до 90 секунд. Это то, что позволило ему захватить SN 2013fs на ранних стадиях.
Наше понимание сверхновых представляет собой смесь теории и наблюдаемых данных. Мы много знаем о том, как они разрушаются, почему они разрушаются и какие существуют виды сверхновых. Но это наша первая точка данных SN в ее ранние часы.
SN 2013fs находится на расстоянии 160 миллионов световых лет от Земли в спиральной галактике NGC7610. Это сверхновая типа II, что означает, что она по меньшей мере в 8 раз массивнее нашего Солнца, но не более чем в 50 раз массивнее. Сверхновые типа II в основном наблюдаются в спиральных рукавах галактик.
Сверхновая звезда - это конечное состояние некоторых звезд во вселенной. Но не все звезды. Только массивные звезды могут стать сверхновыми. Наше Солнце слишком маленькое.
Звезды подобны динамическому равновесию между двумя силами: слиянием и гравитацией.
Поскольку водород сливается с гелием в центре звезды, это вызывает огромное внешнее давление в виде фотонов. Это то, что освещает и согревает нашу планету. Но звезды, конечно, чрезвычайно массивны. И вся эта масса подвержена гравитации, которая притягивает массу звезды внутрь. Таким образом, сплав и гравитация более или менее уравновешивают друг друга. Это называется звездным равновесием, то есть состоянием, в котором находится наше Солнце, и будет в нем еще несколько миллиардов лет.
Но звезды не вечны, точнее, их водород не существует. И как только заканчивается водород, звезда начинает меняться. В случае массивной звезды она начинает плавить все более и более тяжелые элементы, пока она не сплавит железо и никель в своем ядре. Слияние железа и никеля является естественным пределом синтеза в звезде, и как только он достигает стадии слияния железа и никеля, синтез прекращается. Теперь у нас есть звезда с инертным ядром из железа и никеля.
Теперь, когда синтез прекратился, звездное равновесие нарушено, и огромное гравитационное давление массы звезды вызывает коллапс. Этот быстрый коллапс заставляет ядро снова нагреваться, что останавливает коллапс и вызывает сильную ударную волну наружу. Ударная волна поражает внешний звездный материал и выбрасывает его в космос. Вуаля, сверхновая.
Чрезвычайно высокие температуры ударной волны имеют еще один важный эффект. Он нагревает звездный материал вне ядра, хотя и очень кратко, что позволяет синтезировать элементы, более тяжелые, чем железо. Это объясняет, почему такие чрезвычайно тяжелые элементы, как уран, гораздо реже, чем более легкие элементы. Только достаточно большие звезды, которые становятся сверхновыми, могут выковывать самые тяжелые элементы.
Короче говоря, это сверхновая типа II, такая же, как в 2013 году, когда ей было всего 3 часа. Как открытие CSM, выброшенного SN 2013fs, усилит наше понимание сверхновых, не совсем понятно.
Сверхновые - это довольно хорошо понятые события, но их все еще остается много. Будут ли эти новые наблюдения самых ранних стадий сверхновых отвечать на некоторые из наших вопросов, или просто создавать больше вопросов без ответа, еще неизвестно.
