Взрыв сверхновой звезды 2018: Телескоп «Хаббл» запечатлел взрыв сверхновой, который был в 5 млрд раз ярче света Солнца

Телескоп «Хаббл» запечатлел взрыв сверхновой, который был в 5 млрд раз ярче света Солнца

Обнаружен новый тип звездного взрыва

15. 07.2021 16:11

1949

Добавить в закладки

Астрономы из США, Японии и Израиля обнаружили новый тип
звездного взрыва – сверхновую с захватом электронов. Хотя
теоретически такие взрывы уже известны в течение 40 лет,
реальные примеры невозможно было поймать. Такие сверхновые
возникают в результате взрывов звезд, в восемь-девять раз
превышающих массу Солнца. Это открытие также проливает новый свет
на тысячелетнюю тайну сверхновой звезды 1054 года, которую видели
древние астрономы, прежде чем она в конечном итоге превратилась в
Крабовидную туманность, которую мы знаем сегодня, передает портал
EurekAlert!. О своем открытии ученые сообщили в журнале
Nature Astronomy.  

Исследование посвящено сверхновой SN2018zd, обнаруженной в 2018
году. Эта сверхновая, расположенная в галактике NGC 2146,
обладает всеми свойствами, ожидаемыми от сверхновой с захватом
электронов, которых не было ни у одной другой сверхновой. Кроме
того, поскольку сверхновая находится относительно близко – всего
в 31 миллионе световых лет от нас, – исследователи смогли найти
звезду на архивных изображениях до взрыва, сделанных космическим
телескопом «Хаббл». Действительно, сама звезда также
соответствует предсказаниям о типе звезды, которая должна
взорваться как сверхновая, захватывающая электрон, и не похожа на
звезды, которые взорвались, как другие типы сверхновых.

В то время как некоторые сверхновые, обнаруженные в прошлом,
имели несколько индикаторов, предсказанных для сверхновых с
захватом электронов, только SN2018zd имел все
шесть: звезда-прародитель, которая соответствует ожидаемому
диапазону масс, сильная потеря массы до сверхновой, необычный
химический состав, слабый взрыв, малая радиоактивность и богатый
нейтронами материал.

Вспышка сверхновой – это взрыв звезды в результате внезапного
дисбаланса между двумя противостоящими силами, которые
формировали звезду на протяжении всей ее жизни. Гравитация
пытается сжать каждую звезду. Наше Солнце, например,
уравновешивает эту силу за счет ядерного синтеза в его ядре,
который создает давление, противодействующее гравитационному
притяжению. Пока существует достаточно ядерного синтеза,
гравитация не сможет коллапсировать звезду. Однако в конце концов
ядерный синтез останавливается – как в машине заканчивается газ –
и звезда схлопывается. Для звезд, подобных Солнцу,
коллапсировавшее ядро ​​называется белым карликом. Этот материал
в белых карликах настолько плотен, что квантовые силы между
электронами предотвращают дальнейший коллапс.

Однако для звезд, в 10 раз более массивных, чем наше Солнце,
квантовых сил электронов недостаточно, чтобы остановить
гравитационное притяжение, и ядро ​​продолжает коллапсировать,
пока не станет нейтронной звездой или черной дырой,
сопровождаемой гигантским взрывом. В промежуточном диапазоне масс
электроны сжимаются (или, точнее, захватываются) на атомные ядра.
Это устраняет квантовые силы электронов и заставляет звезду
коллапсировать, а затем взрываться.

Исторически сложилось так, что существует два основных типа
сверхновых. Один из них – термоядерная сверхновая
– взрыв белого карлика после того, как он приобрел материю в
двойной звездной системе. Эти белые карлики представляют собой
плотные ядра, которые остаются после того, как маломассивная
звезда (которая примерно в восемь раз массивнее Солнца) достигает
конца своей жизни. Другой основной тип сверхновой – это
сверхновая с коллапсом ядра, когда у массивной звезды – масса
которой примерно в 10 раз больше массы Солнца – заканчивается
ядерное топливо, и ее ядро ​​коллапсирует, образуя черную дыру
или нейтронную звезду. Теоретическая работа предполагала, что
сверхновые с захватом электронов могут возникать на границе между
этими двумя типами сверхновых.

Эта теория была разработана в 1980-х годах. На протяжении
десятилетий теоретики предсказывали, что нужно искать в
сверхновой, захватывающей электрон. Звезды должны потерять
большую массу определенного состава перед взрывом, а сама
сверхновая должна быть относительно слабой, иметь мало
радиоактивных осадков и производить элементы, богатые нейтронами.

Новые открытия также проливают свет на некоторые загадки одной из
самых известных сверхновых звезд прошлого. В 1054 году нашей эры
в нашей галактике Млечный Путь произошел взрыв сверхновой, и,
согласно китайским и японским записям,
событие было настолько ярким, что его можно было
увидеть днем. Образовавшийся остаток, Крабовидная туманность, был
детально изучен, и было обнаружено, что он имеет необычный
состав. Раньше он был лучшим кандидатом на роль
сверхновой с захватом электронов, но это было сомнительно –
отчасти потому, что взрыв произошел почти тысячу лет назад. Новый
результат увеличивает уверенность в том, что историческая
сверхновая 1054 года была сверхновой с захватом электрона.

[Фото: NASA/STSCI/J. DEPASQUALE; LAS CUMBRES
OBSERVATORY]

Автор Подготовила Татьяна Матвеева

белый карлик
взрыв сверхновой
вспышка сверхновой
звезды
крабовидная туманность
сверхновая
сверхновая с захватом электронов

Источник:
www. eurekalert.org

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Ученые выяснили, какие качества личности увеличивают заработок

18:20 / Психология

Нервная система головоногих развивается почти так же, как у позвоночных

18:00 / Биология, Нейронауки

Микропузырьки улучшат альтернативную терапию против рака

17:30 / Медицина

Телеинтервью Президента РАН Геннадия Красникова телекомпании Совета Федерации «Вместе-РФ»

16:58 / Наука и общество, Персона

Структура белка из шелкопряда подсказала ученым, как защитить зрение человека

16:30 / Биология

Скомканный графен и частицы металла помогли создать новый сверхпрочный материал

15:30 / Физика

Датчик ученых Пермского Политеха повысит чувствительность роботов и бионических протезов

14:30 / Физика

Ученые МГУ с коллегами создали новую модель геологического строения Северного Ледовитого океана

13:30 / Науки о земле, Геология

Ученые засняли на видео, как осьминоги бросаются илом и ракушками друг в друга

13:00 / Биология

Глава Минобрнауки Валерий Фальков принял участие в заседании Национального координационного совета по поддержке молодых талантов

12:55 / Наука и общество

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Хаббл дает беспрецедентный, ранний вид разрушения обреченной звезды

Подобно свидетелю насильственной смерти, космический телескоп НАСА Хаббл недавно предоставил астрономам беспрецедентный всесторонний обзор первых моментов катастрофической гибели звезды. Данные Хаббла в сочетании с другими наблюдениями за обреченной звездой с помощью космических и наземных телескопов могут дать астрономам систему раннего предупреждения о других звездах, находящихся на грани взрыва.

«Раньше мы говорили о работе со сверхновыми звездами, как будто мы следователи на месте преступления, куда мы появлялись постфактум и пытались выяснить, что случилось с этой звездой», — объяснил Райан Фоули из Калифорнийского университета в Санта-Круз, руководитель группы, сделавшей это открытие. «Это другая ситуация, потому что мы действительно знаем, что происходит, и мы действительно видим смерть в режиме реального времени».

Telescope Teamwork

Сверхновая, названная SN 2020fqv, находится во взаимодействующих галактиках Бабочка, расположенных на расстоянии около 60 миллионов световых лет в созвездии Девы. Он был обнаружен в апреле 2020 года с помощью Zwicky Transient Facility в Паломарской обсерватории в Сан-Диего, Калифорния. Астрономы поняли, что за сверхновой одновременно наблюдал спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS), спутник НАСА, предназначенный в первую очередь для обнаружения экзопланет, с возможностью обнаружения ряда других явлений. Они быстро обучили Хаббла и набор наземных телескопов на нем.

Вместе эти обсерватории дали первое целостное представление о звезде на самой ранней стадии разрушения. Хаббл исследовал материал очень близко к звезде, называемый околозвездным материалом, всего через несколько часов после взрыва. Этот материал был сдут со звезды в последний год ее жизни. Эти наблюдения позволили астрономам понять, что происходило со звездой непосредственно перед ее смертью.

«Нам редко удается исследовать этот очень близкий околозвездный материал, поскольку он виден только в течение очень короткого времени, и мы обычно не начинаем наблюдать сверхновую, по крайней мере, через несколько дней после взрыва», — объяснил Самапорн Тиньянонт. , ведущий автор исследования, которое будет опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. «Что касается этой сверхновой, мы смогли провести сверхбыстрые наблюдения с помощью Хаббла, что дало беспрецедентный охват области рядом с взорвавшейся звездой».

Рассказываем историю звезды

Команда изучила наблюдения Хаббла за звездой, начиная с 1990-х годов. TESS предоставлял изображение системы каждые 30 минут, начиная с нескольких дней до взрыва, во время самого взрыва и продолжая в течение нескольких недель. Хаббл снова был использован всего через несколько часов после того, как астрономы впервые обнаружили взрыв. А изучая околозвездный материал с помощью Хаббла, ученые получили представление о том, что происходило вокруг звезды в предыдущее десятилетие. Объединив всю эту информацию, команда смогла создать многолетний взгляд на последние годы жизни звезды.

«Теперь у нас есть вся эта история о том, что происходило со звездой за годы до ее смерти, во время смерти и после нее», — сказал Фоули. «Это действительно самый подробный вид звезд, подобных этой, в их последние моменты жизни и того, как они взрываются».

Розеттский камень сверхновых

Тиньянонт и Фоли назвали SN 2020fqv «Розеттским камнем сверхновых». Древний Розеттский камень, на котором один и тот же текст написан тремя разными шрифтами, помог экспертам научиться читать египетские иероглифы.

В случае с этой сверхновой научная группа использовала три различных метода для определения массы взорвавшейся звезды. Сюда входило сравнение свойств и эволюции сверхновой с теоретическими моделями; использование информации из архивного изображения звезды Хаббла 1997 года, чтобы исключить звезды с большей массой; и использование наблюдений для непосредственного измерения количества кислорода в сверхновой, которое исследует массу звезды. Все результаты согласуются: примерно в 14-15 раз больше массы Солнца. Точное определение массы звезды, которая взрывается сверхновой, имеет решающее значение для понимания того, как живут и умирают массивные звезды.

«Люди часто используют термин «Розеттский камень». Но это первый раз, когда мы смогли проверить массу одной сверхновой тремя разными методами, и все они согласуются друг с другом», — сказал Тиньянонт. «Теперь мы можем продвигаться вперед, используя эти разные методы и комбинируя их, потому что есть много других сверхновых, в которых мы получаем массы из одного метода, но не из другого».

Система раннего предупреждения?

За несколько лет до взрыва звезды обычно становятся более активными. Некоторые астрономы указывают на красный сверхгигант Бетельгейзе, который недавно изрыгнул значительное количество вещества, и задаются вопросом, скоро ли эта звезда станет сверхновой. Хотя Фоли сомневается, что Бетельгейзе неизбежно взорвется, он все же считает, что мы должны серьезно относиться к таким звездным вспышкам.

«Это может быть система предупреждения», сказал Фоули. «Поэтому, если вы видите, что звезда начинает немного трястись, начинает капризничать, тогда, возможно, нам следует уделить больше внимания и действительно попытаться понять, что там происходит, прежде чем она взорвется. отличного набора данных, мы сможем лучше понять, что происходит в последние несколько лет жизни звезды».

Космический телескоп Хаббл — проект международного сотрудничества НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство). Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла. STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия

Космический телескоп Хаббл наблюдает за исчезновением потрясающей сверхновой в течение целого года

Десятки миллионов лет назад труп звезды украл слишком много газа у соседа и взорвался, став маяком в космосе, которому понадобился целый год, чтобы угаснуть.

К счастью для ученых, массивный звездный взрыв, названный сверхновой 2018gv, произошел на расстоянии 70 миллионов световых лет от нас, и космический телескоп Хаббла находился в лучшем положении, чтобы наблюдать световое шоу. Астрономы использовали этот инструмент для создания замедленной съемки, показывающей затухание сверхновой в течение года с февраля 2018 года, вскоре после первого обнаружения взрыва, по февраль 2019 года..

«Ни один земной фейерверк не может конкурировать с этой сверхновой , запечатленной в ее угасающей славе космическим телескопом Хаббла», — Адам Рисс, астрофизик из Научного института космического телескопа и Университета Джона Хопкинса в Мэриленде и руководитель группы новые кадры, говорится в заявлении .

Связанные: Лучшие изображения космического телескопа Хаббл всех времен!

Изображение, полученное космическим телескопом Хаббла, показывает яркую сверхновую слева, расположенную в галактике под названием NGC 2525. Сверхновая звезда погасла в течение года, пока Хаббл наблюдал за ней. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и А. Риссом (STScI/JHU) и командой SH0ES)

Вспышка сверхновой произошла в большой спиральной галактике под названием NGC 2525, ближе к внешнему краю одного из выдающихся рукавов галактики, где белый карлик — сверхплотный остаток мертвой звезды — и его звезда-компаньон вращались друг вокруг друга.

Но пока они танцевали в своем уголке Вселенной, белый карлик постепенно превращался в газ, оттягивая его от своего компаньона и увеличиваясь в размерах. Пока больше не мог.

Аннотированная версия изображения яркой сверхновой, сделанного космическим телескопом Хаббла, дает представление о масштабе галактики NGC 2525.  (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и А. Риссом (STScI/JHU) и командой SH0ES)

Белый карлик взорвался, высвободив всего за несколько дней столько энергии, сколько наше солнце выделяет за несколько миллиардов лет, став самым ярким объектом в галактике. Но эта пиковая яркость, как известно астрономам, является стандартной для этого типа сверхновых.

Отсюда и интерес Хаббла к наблюдению за сверхновой: поскольку самая яркая установка фиксирована, ученые могут использовать эти вспышки для измерения расстояний во Вселенной, уточняя свою оценку того, насколько быстро Вселенная расширяется.

Напишите Меган Бартельс по адресу [email protected] или подпишитесь на ее страницу в Твиттере @meghanbartels. Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Меган — старший писатель Space.com и более пяти лет работает научным журналистом в Нью-Йорке. Она присоединилась к Space.com в июле 2018 года, а предыдущие статьи были опубликованы в таких изданиях, как Newsweek и Audubon.