Первые секунды апокалипсиса: астрономы в деталях сняли «шок-прорыв» умирающей звезды
Глобальная армада телескопов впервые с беспрецедентной детализацией запечатлела первые шокирующие мгновения взрыва сверхновой. Событие, которое астрономы ждали десятилетиями, началось с короткого рентгеновского импульса, зафиксированного китайским космическим телескопом «Эйнштейн» (Einstein Probe) в марте. Наземные обсерватории подключились к наблюдениям в течение часа и быстро идентифицировали вспышку как сверхновую — мощнейший финальный аккорд в жизни массивной умирающей звезды. Вскоре к охоте подключилась и широкоугольная обсерватория Веры Рубин, которая в конце июня приступила к своему амбициозному десятилетнему обзору неба.
С помощью этой армады астрономы проследили, как менялся свет сверхновой, расположенной в 500 миллионах световых лет от нас. Результаты они изложили в двух статьях, опубликованных 14 июля в The Astrophysical Journal Letters.
Каждая из научных групп независимо подтвердила регистрацию так называемого «шок-прорыва» (shock breakout) — момента, когда сверхновая испускает свой первый свет, рожденный колоссальной ударной волной. Обнаруженная сверхновая стала лишь вторым звездным взрывом за последние 20 лет, для которого удалось пронаблюдать этот процесс. Причина такой редкости банальна: шок-прорыв длится от нескольких секунд до пары часов, и поймать его — вопрос невероятной удачи и молниеносной реакции.
Подавленный джет и отсутствие гамма-всплеска
Взрыв классифицировали как сверхновую типа Ic с широкими линиями (Ic-BL). Такие события обычно подразумевают наличие релятивистских джетов — струй вещества, движущихся с околосветовой скоростью. Этот тип сверхновых часто ассоциируется с гамма-всплесками, невероятно мощными выбросами высокоэнергетического излучения. Однако недавняя смерть звезды преподнесла ученым сюрприз: ее шок-прорыв оказался самым тусклым из когда-либо наблюдавшихся для Ic-BL, и никаких гамма-всплесков зафиксировано не было.
«Последующие наблюдения с использованием самых чувствительных инструментов не обнаружили никаких свидетельств гамма-всплесков, — сообщил в официальном заявлении Брендан О’Коннор, астрофизик из Университета Карнеги-Меллона и соавтор одного из исследований. — Одна из версий заключается в том, что джет был «задушен» либо поверхностью звезды, либо околозвездным веществом, окружавшим ее».
Иными словами, колоссальный луч энергии, который должен был пронзить космос, так и не смог пробить оболочку из ранее сброшенного звездой материала.
Рубин, Майолл и Бланко: коалиция охотников за тенью
Телескоп обсерватории Веры Рубин в Чили запечатлел взрыв не случайно: в тот момент он как раз обозревал конкретный участок неба, известный как Поле глубокого бурения COSMOS.
«Благодаря высокой частоте съемки и беспрецедентной чувствительности телескопа Рубин, дальнейшие наблюдения обеспечат нас детальными долгосрочными записями эволюции сверхновой на годы вперед», — пообещали исследовательские группы. Обсерватория потратит следующее десятилетие на многократное картографирование южного неба, создавая покадровый фильм о космосе, который, как ожидается, выявит миллионы сверхновых, астероидов и комет.
Параллельно с Рубин, спектроскопический инструмент DESI на телескопе Мэйолла в Аризоне подтвердил классификацию взрыва как Ic-BL. А когда ученые подняли десятилетние архивы 570-мегапиксельной Камеры темной энергии на телескопе Бланко, они обнаружили в точке будущего взрыва «голубой источник» — ключ к разгадке того, как выглядела система до катастрофы.
Тем временем команда под руководством Джиллиан Растинежад из Университета Мэриленда использовала спектрографы телескопов Gemini North и Gemini South для изучения взрыва. «Наши наблюдения позволили нам изучить физику трех компонентов: рентгеновского шок-прорыва, самого процесса взрыва и взаимодействия ударной волны с веществом, выброшенным звездой перед смертью, — пояснила Растинежад. — Мы смогли составить карту околозвездного вещества и понять бурный образ жизни звезды перед коллапсом».
Портрет смертника
Выяснилось, что звезда была примерно в 20 раз массивнее Солнца и принадлежала к типу Вольфа-Райе — светил, израсходовавших водород еще в юности. Непосредственно перед взрывом она периодически выбрасывала массивные куски водорода и гелия, оставляя после себя лишь углеродно-кислородное ядро. Эти выбросы сформировали газовые оболочки, которые телескопы увидели как отдельные события, включая тот самый первый рентгеновский шок.
«Впервые мы детально картировали среду, окружавшую звезду, лишенную водорода и гелия, перед самым взрывом, — отметил Гокул Шринивасарагаван, участник команды Растинежад. — Я с нетерпением жду новых шок-прорывов, чтобы проверить, все ли «раздетые» звезды ведут схожий образ жизни перед коллапсом и какие различия мы увидим».
Источники: исследования, опубликованные 14 июля в The Astrophysical Journal Letters; данные космического телескопа Einstein Probe (Китайская академия наук); заявления для прессы NSF NOIRLab, обсерватории Веры Рубин и Университета Карнеги-Меллона с комментариями Брендана О’Коннора, Джиллиан Растинежад и Гокула Шринивасарагавана.
