Недавно открытая звезда, ставшая сверхновой, за год до взрыва выбросила массу вещества на солнечную массу, бросив вызов стандартным теориям звездной эволюции. Новые наблюдения дают астрономам представление о том, что происходит в последний год существования звезды, прежде чем она умрет и взорвется.

За год до того, как стать сверхновой, красный сверхгигант, ныне известный как SN2023ixf, неожиданно потерял массу, эквивалентную солнечной. Концепция этого художника показывает, что может произойти на заключительной стадии потери массы перед взрывом звезды. Изображение предоставлено: Мелисса Вайс/CfA.

Сверхновые с коллапсом ядра и SN2023ixf

SN2023ixf — новая сверхновая типа II, обнаруженная астрономом-любителем Коичи Итагаки в префектуре Ямагата, Япония, в мае 2023 года, вскоре после взрыва ее родной или исходной звезды. SN2023ixf расположена в галактике Сосновое колесо на расстоянии около 20 миллионов световых лет от Земли. Она расположена очень близко к Земле, сверхновая чрезвычайно ярка, а ее возраст очень молод, что делает ее сокровищницей наблюдаемых данных для ученых, изучающих гибель массивных звезд во взрывах сверхновых.

Когда масса красной звезды-сверхгиганта по крайней мере в 8 раз превышает массу Солнца, а может быть и в 25 раз больше массы Солнца, она рухнет под собственным весом и взорвется. Это сверхновая типа II или сверхновая с коллапсом ядра. Хотя SN2023ixf соответствует описанию типа II, последующие многоволновые наблюдения под руководством астрономов из Гарварда и Смитсоновского центра астрофизики (CfA), а также с использованием различных телескопов CfA обнаружили новое и неожиданное поведение.

SN2023ixf — молодая сверхновая, обнаруженная ранее в этом году астрономом-любителем Коичи Итагаки в префектуре Ямагата, Япония. Это одна из самых близких сверхновых типа II за десятилетие и одна из самых ярких сверхновых на сегодняшний день. На изображении этого художника виден яркий взрыв SN2023ixf, последовавший за неожиданной потерей массы, которую астрономы никогда раньше не видели. Фото предоставлено: Мелисса Вайс/CfA

Сверхновая с коллапсом ядра производит вспышку света через несколько часов после взрыва сверхновой, когда ударная волна от взрыва достигает внешнего края звезды. Однако кривая блеска SN2023ixf, похоже, не соответствует ожидаемому поведению. Чтобы лучше понять ударный взрыв SN2023ixf, группа ученых под руководством постдокторанта CfA Даичи Хирамацу проанализировала данные 1,5-метрового телескопа Тиллингхаст, 1,2-метрового телескопа и CfA в Аризоне. Данные ММТ в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла на ФА, а также данные Глобального проекта сверхновых (важный проект обсерватории Лас-Кумбрес), обсерватории НАСА Нила Герельса Свифта и многих других. Многоволновое исследование, опубликованное на этой неделе в The Astrophysical Journal Letters, показывает, что вопреки ожиданиям и теории звездной эволюции, ударный взрыв SN2023ixf был задержан на несколько дней.

Эффекты отложенного ударного взрыва

«Замедленный ударный взрыв является прямым свидетельством присутствия плотного материала, образовавшегося в результате недавней потери массы», — сказал Хирамацу, добавив, что такая экстремальная потеря массы не типична для сверхновых типа II. Наши новые наблюдения показывают, что потеря массы за последний год перед взрывом была огромной и неожиданной — близкой к массе Солнца. "

Это составное изображение, полученное с помощью 1,2-метрового телескопа обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла CfA 27 июня 2023 года, чуть более чем через месяц после взрыва звезды-прародителя SN2023ixf, сочетает в себе зеленый, красный, ближний инфракрасный и инфракрасный свет, чтобы выделить SN2023ixf и галактику Вертушка. SN2023ixf расположена в одном из спиральных рукавов Млечного Пути, где, как ожидается, взорвутся массивные звезды. Источник: С.Гомез/STScI

SN2023ixf бросает вызов пониманию астрономами эволюции массивных звезд и их эволюции в сверхновые. Хотя ученые знают, что сверхновые с коллапсом ядра являются основными точками происхождения формирования и эволюции атомов, нейтронных звезд и черных дыр во Вселенной, о годах, предшествующих взрыву звезды, известно меньше. Новые наблюдения показывают, что нестабильность может возникнуть в последние годы жизни звезды, что приведет к чрезвычайной потере массы. Это может быть связано с заключительными стадиями ядерного сжигания высококачественных элементов, таких как кремний, в ядре звезды.

Дальнейшие наблюдения и сотрудничество

Проводя многоволновые наблюдения под руководством Даичи Хирамацу, Эдо Бергер, профессор астрономии и наставник Гарвардского университета и CfA, провел наблюдения этой сверхновой в миллиметровом диапазоне с использованием субмиллиметровой решетки CfA (SMA) на вершине Мауна-Кеа, Гавайи. Данные, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, напрямую отслеживают столкновения между обломками сверхновой и плотным материалом, потерянным до взрыва.

«Время взрыва SN2023ixf было выбрано идеально», — сказал Бергер. «Всего несколько дней назад мы начали новую амбициозную трехлетнюю программу по изучению взрывов сверхновых с помощью SMA, и эта захватывающая близлежащая сверхновая была нашей первой целью». Единственный способ понять, как ведут себя массивные звезды в последние годы своей жизни, пока они не взорвутся, — это обнаружить сверхновые, когда они очень молоды, желательно рядом с ними, и изучить их на различных длинах волн. Используя оптические и миллиметровые телескопы, мы эффективно превратили SN2023ixf в машину времени, реконструировав, какой она была до своей смерти. "

Что значит быть астрономом-любителем

Само открытие этой сверхновой и работа, последовавшая сразу за ней, имеют огромное значение для астрономов всего мира, в том числе для тех, кто занимается наукой у себя во дворе. Итагаки обнаружил сверхновую 19 мая 2023 года в частной обсерватории в Окаяме, Япония. Объединенные данные Итагаки и других астрономов-любителей определили время взрыва с точностью до двух часов, что дало фору для исследований профессиональным астрономам в CfA и других обсерваториях. Астрономы CfA продолжают сотрудничать с Итагаки в текущих оптических наблюдениях.

Даичи Хирамацу сказал: «Сотрудничество между астрономами-любителями и профессиональными астрономами имеет давнюю традицию успеха в области сверхновых. В случае со SN2023ixf я получил срочное электронное письмо от Коичи Итагаки сразу после открытия им SN2023ixf. Без этих отношений, а также без работы и самоотверженности Итагаки мы бы упустили возможность получить важную информацию об эволюции массивных звезд и взрывах их сверхновых».