[ESO][SN 2022jli] Найдено потерянное звено между сверхновыми и рождением черных дыр или нейтронных звезд

 

ESO, Press Release 10 января 2024 года

Астрономы обнаружили прямую связь между взрывами массивных звезд и образованием самых компактных и загадочных объектов во Вселенной — черных дыр и нейтронных звезд. С помощью Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории (VLT ESO) и Нового Технологического Телескопа ESO (NTT), двум командам удалось наблюдать последствия взрыва сверхновой в близлежащей галактике и обнаружить следы таинственного компактного объекта, оставшемся после нее.

Когда массивные звезды достигают конца своей жизни, они быстро сжимаются под собственной гравитацией, вызывая впоследствии яростный взрыв сверхновой. Астрономы считают, что после взрыва остается ультраплотное ядро, компактные останки звезды. В зависимости от массы звезды, эти останки будут либо нейтронной звездой — объектом настолько плотным, что чайная ложка его материала весила бы около триллиона килограммов здесь, на Земле, — либо черной дырой — объектом, из которого ничто, даже свет, не может сбежать.

Астрономы обнаружили множество улик, указывающих на этот процесс в прошлом, таких как находка нейтронной звезды внутри Туманности Краба, газового облака, оставшегося после взрыва звезды почти тысячу лет назад. Но они никогда ранее не видели этот процесс в реальном времени - прямые доказательства того, что сверхновая оставляет после себя компактный остаток, оставались неуловимыми. «В нашей работе мы устанавливаем такую прямую связь», говорит Пинг Чен, исследователь из Института Вейцмана в Израиле и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в Nature и представленного на 243-м собрании Американского астрономического общества в Новом Орлеане, США.

Исследователям посчастливилось в мае 2022 года, когда южноафриканский астроном-любитель Берто Монард обнаружил сверхновую SN 2022jli в спиральном рукаве близлежащей галактики NGC 157, находящейся в 75 миллионах световых лет от нас. Две отдельные команды обратили свое внимание на последствия этого взрыва и обнаружили его уникальное поведение.

После взрыва яркость большинства сверхновых просто угасает со временем; астрономы видят плавное, постепенное уменьшение яркости взрыва. Но поведение SN 2022jli очень необычно: в то время как общая яркость уменьшается, она не делает это плавно, а вместо этого колеблется вверх и вниз каждые 12 дней или около того. «В данных SN 2022jli мы видим повторяющуюся последовательность усиления и ослабления светимости», говорит Томас Мур, аспирант Королевского университета Белфаста, Северная Ирландия, который возглавил исследование сверхновой, опубликованное в прошлом году в журнале Astrophysical Journal. «Это первый случай, когда в кривой светимости сверхновой были обнаружены повторяющиеся периодические колебания на протяжении многих циклов», отметил Мур в своей статье.

Обе команды, Мура и Чена, считают, что объяснить это поведение поможет наличие более чем одной звезды в системе SN 2022jli. Для массивных звезд не редкость  находиться на орбите с компаньоном в так называемой двойной системе, и звезда, вызвавшая SN 2022jli, не была исключением. Однако удивительно в этой системе то, что компаньон, по-видимому, пережил насильственную смерть своего партнера, и два объекта, компактный остаток и компаньон, вероятно, продолжили вращаться друг вокруг друга.

Данные, собранные командой Мура, которые включали в себя наблюдения с NTT ESO в пустыне Атакама в Чили, не позволили им точно определить, как взаимодействие между двумя объектами вызвало взлеты и падения в кривой светимости. Но у команды Чена были также и дополнительные наблюдения. Они обнаружили те же регулярные колебания в видимой яркости системы, что и команда Мура, а также периодические движения водородного газа и всплески гамма-лучей в системе. Их наблюдения стали возможны благодаря флоту инструментов на Земле и в космосе, включая X-shooter на VLT ESO, также расположенном в Чили.

Собрав все подсказки воедино, обе команды в общем согласились с тем, что, когда компаньон взаимодействовал с материалом, выброшенным во время взрыва сверхновой, его атмосфера, богатая водородом, стала менее плотной, чем обычно. Затем, когда компактный объект, оставшийся после взрыва, пронесся через атмосферу компаньона на своей орбите, он забрал с собой этот водород, сформировав вокруг себя горячий диск материи. Это периодическое воровство материи, или аккреция, высвободило большое количество энергии, которая была зарегистрирована как регулярные изменения яркости в наблюдениях.

Хотя командам и не удалось наблюдать свет, исходящий непосредственно от компактного объекта, они пришли к выводу, что энергичное присвоение материи может быть вызвано только невидимой нейтронной звездой, или, возможно, черной дырой, притягивающей материю из рассеянной атмосферы компаньона. «Наше исследование похоже на решение головоломки путем сбора всех возможных улик», - говорит Чен. «Все эти части, складывающиеся воедино, приводят к истине».

Несмотря на подтверждение наличия черной дыры или нейтронной звезды, остается еще много загадок об этой загадочной системе, включая точную природу компактного объекта или какой конец может ожидать эту двойную систему. Телескопы следующего поколения, такие как Сверхбольшой Телескоп ESO, запланированный к запуску в ближайшие годы, помогут в этом, позволяя астрономам раскрыть самые мелкие детали этой уникальной системы.

Ссылки:

• Press Release ESO от 10 января 2024 года
• Статья команды Чена
• Статья команды Мура
• Фотографии VLT
• Фотографии NTT
• Сверхбольшой телескоп ESO

Объект в Симбаде:

http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=SN%202022jli 

Объект в Аладине:

RA/DEC(2000): 00 34 45.690 -08 23 12.16