С развитием астрономических явлений сверхновые являются одними из самых захватывающих и зрелищных. Этот процесс происходит, когда определенные типы звезд достигают конца своей жизни, где они взрываются и сбрасывают свои внешние слои. Благодаря поколениям исследований астрономы смогли классифицировать большинство наблюдаемых сверхновых звезд в одну из двух категорий (Тип I и Тип II) и определить, какие звезды являются прародителями для каждой.
Однако на сегодняшний день астрономам не удалось определить, какой тип звезды в конечном итоге приводит к сверхновой типа Ic - особому классу, где звезда подвергается коллапсу ядра после того, как ее лишают водорода и гелия. Но благодаря усилиям двух групп астрономов, которые изучили архивные данные из Космический телескоп Хаббл, Ученые нашли долгожданную звезду, которая вызывает этот тип сверхновой.
В основном, сверхновые типа I, как полагают, являются результатом двойных систем, состоящих из белого карлика и звезды-компаньона, вращающихся близко друг к другу. Со временем белый карлик начнет откачивать материал от спутника, пока не будет достигнута критическая масса. Затем белый упакованный карлик испытывает коллапс ядра и взрывается невероятно ярким взрывом материала и энергии.
В случае сверхновых типа Ic, на которые приходится около 20% массивных звезд, которые взрываются в результате коллапса ядра, звезда потеряла свой внешний слой водорода и большую часть своего гелия. Считается, что эти звезды являются одними из самых массивных из известных - по крайней мере, с 30 массами Солнца - и остаются яркими даже после потери своих внешних слоев. Поэтому было загадкой, почему астрономы не смогли обнаружить его до того, как взорвалась сверхновая.
К счастью, в 2017 году была обнаружена сверхновая типа Ic внутри скопления молодых звезд в спиральной галактике NGC 3938, расположенной на расстоянии около 65 миллионов световых лет. Первоначальное открытие было сделано астрономами в обсерваториях Тенагра в Аризоне, но две команды астрономов обратились к кочка точно определить точное местоположение источника.
Первая группа, возглавляемая Шайлер Д. Ван Дайк (Schuyler D. Van Dyk) - старшим научным сотрудником Центра обработки и анализа инфракрасных лучей (IPAC) Caltech, - сделала снимок молодой сверхновой в июне 2017 года с Хаббла Широкоформатная камера 3 (WFC 3). Затем они использовали это изображение, чтобы найти кандидата-прародителя в архиве кочка фотографии, сделанные NGC 3938 в декабре 2007 года.
Вторая группа, возглавляемая Чарльзом Килпатриком из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, наблюдала сверхновую в июне 2017 года на инфракрасных изображениях с помощью одного из 10-метровых телескопов в W.M. Обсерватория Кека на Гавайях. Затем команда проанализировала тот же архив кочка фотографии как команда Ван Дейка, чтобы раскрыть возможный источник.
Обе команды опубликовали исследования, в которых указывалось, что прародитель, скорее всего, был голубым супергигантом, расположенным в одном из спиральных рукавов NGC 3938. Как отметил Ван Дейк в недавнем пресс-релизе НАСА, «Поиск добросовестного прародителя сверхновой Ic - большой приз поиска прародителей. Теперь у нас впервые есть четко обнаруженный объект-кандидат ».
Тот факт, что сверхновая (обозначенная SN 2017ein) была обнаружена в первую очередь, также был довольно удачным, как объяснил Килпатрик:
«Нам повезло, что сверхновая была поблизости и была очень яркой, примерно в 5–10 раз ярче, чем другие сверхновые типа Ic, что могло облегчить поиск прародителя. Астрономы наблюдали много сверхновых типа Ic, но они слишком далеко, чтобы Хаббл мог их решить. Вам нужна одна из этих массивных, ярких звезд в соседней галактике, чтобы уйти. Похоже, что большинство сверхновых типа Ic менее массивные и, следовательно, менее яркие, и именно поэтому мы не смогли их найти ».
На основании их оценки прародителя, обе команды предложили две возможности для идентификации источника. С одной стороны, они предположили, что это может быть одна здоровенная звезда с массой от 45 до 55 Солнечных масс, которая горела очень ярко и горячо, заставляя ее сжигать внешние слои водорода и гелия перед гравитационным коллапсом.
Вторая возможность состояла в том, что прародитель представлял собой массивную двойную систему, состоящую из звезды от 60 до 80 масс Солнца и спутника, состоящего из 48 масс Солнца. В этом сценарии более массивная звезда была лишена спутника водородом и гелием слоев, прежде чем она взорвалась как сверхновая.
Вторая возможность была немного неожиданной, поскольку это не то, что астрономы ожидают, основываясь на современных моделях. Что касается сверхновых типа I, астрономы ожидают, что двойные системы будут состоять из звезд меньшей массы, обычно это нейтронная звезда с компаньоном, который покинул свою главную последовательность и расширился до красного гиганта.
Поэтому открытие этого прародителя разрешило астрономам загадку. В течение некоторого времени они знали, что сверхновые типа Ic имели дефицит водорода и гелия и не знали, почему. Одним из возможных объяснений было то, что они были лишены сильных ветров заряженных частиц. Но никаких доказательств этого не было найдено.
Другая возможность включала близкие орбитальные двойные пары, где одна звезда была лишена своих внешних слоев, прежде чем она взорвалась. Но в этом случае они обнаружили, что звезда, лишенная материала, все еще была достаточно массивной, чтобы в конечном итоге она взорвалась как сверхновая типа Ic.
Как объяснил Ори Фокс, исследователь из Научного института космического телескопа (STSI) в Балтиморе и член команды Ван Дейка:
«Распутывание этих двух сценариев для создания сверхновых типа Ic влияет на наше понимание звездной эволюции и звездообразования, включая то, как массы звезд распределяются при их рождении, и сколько звезд образуется во взаимодействующих двойных системах. И это те вопросы, которые хотят знать не только астрономы, изучающие сверхновые, но и все астрономы ».
Обе команды также указали, что они не смогут подтвердить личность звезды-прародителя, пока сверхновая не исчезнет примерно через два года. В настоящее время они надеются использовать НАСА Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST), запуск которого запланирован на 2021 год, чтобы увидеть, является ли прародитель все еще очень ярким (как и ожидалось), и сделать более точные измерения его яркости и массы.
Это последнее открытие не только заполняет некоторые дыры в наших знаниях о том, как ведут себя некоторые звезды, когда они достигают конца своей фазы основной последовательности, оно также дает астрономам возможность больше узнать о формировании и эволюции звезд в нашей Вселенной. , Когда в ближайшие годы появятся телескопы следующего поколения, астрономы надеются получить жизненно важное понимание этих вопросов.
Исследование под руководством Ван Дейка под названием «SN 2017ein и возможная первая идентификация предшественника сверхновой Ic» появилось в Астрофизический Журнал в июне. Второе исследование, «Потенциальный предшественник сверхновой Type Ic 2017ein», появилось в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества в прошлом октябре.
