Астрономическая сенсация XVI века оказалась столкновением остывающих звёзд

Осенью 1572 года от Рождества Христова в небе вспыхнула новая звезда. Она ярко светила несколько дней, а затем исчезла.

Величайший астроном-наблюдатель того времени Тихо Браге применил метод параллакса, о котором мы не так давно писали, и определил, что нежданное светило находится дальше Луны. Это открытие вызвало переполох в умах, ведь тогда считалось, что за орбитой Луны заканчивается суетный земной мир и начинаются небеса, которые неизменны и вечны.

Теперь мы знаем, что Браге наблюдал вспышку сверхновой. Когда астрономы распахнули радиоокно во Вселенную, на месте взрыва был найден мощный источник радиоволн.

Астрономы определили и тип сверхновой – это была вспышка класса Iа, термоядерный взрыв белого карлика. Эти звёзды мертвы, в них не происходит ядерных реакций, и светят они только потому, что отдают накопленное тепло. Но, если масса "сияющего трупа" возрастает выше определённого предела (примерно 1,4 массы Солнца), происходит термоядерный взрыв, разносящий его на куски.

Но откуда же у мёртвой звезды возьмётся прирост массы? Это возможно, если карлик не одинок. Имея звезду-компаньона, он может перетягивать на себя её вещество, пока не наберёт взрывоопасную массу – своего рода посмертный суицид. Возможно также, что соседом белого карлика окажется другой белый карлик. Если система достаточно тесная, она может быстро терять энергию за счёт излучения гравитационных волн. Тогда "соплеменники" будут сближаться друг с другом, пока не столкнутся. Масса двух слившихся белых карликов окажется выше критической, и тогда…

Глядя на вспышку сверхновой, невозможно различить эти два сценария. Какой из них привёл к катаклизму, остаётся неясным. А это очень интересно, в том числе и потому, что вспышки типа Ia используются как "стандартные свечи" для определения расстояний. Мы уже рассказывали о том, насколько это важно для астрономов. Фактически изменение шкалы расстояний перевернуло бы всю картину мира. Поэтому очень важно подробно изучать процессы, приводящие к этим вспышкам.

Команда учёных во главе с Тироном Вудсом (Tyrone Woods) из Университета Монаша в Австралии нашла способ определить, что именно привело к взрыву, который наблюдал великий датский астроном. Исследователям помог межзвёздный водород.

Допустим, что прирост массы белого карлика возник из-за того, что он притянул к себе газ звезды-компаньона. Падающая на "грабителя" горячая плазма будет мощным источником ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Кстати, похожий процесс питает квазары – самые мощные светильники во Вселенной, только там вещество падает на сверхмассивную чёрную дыру.

Этот поток жёсткого излучения сорвёт электроны со всех атомов межзвёздного газа в радиусе до трёхсот световых лет. Атомы превратятся в ионы, электрически нейтральный газ – в плазму. Правда, когда сверхновая наконец вспыхнет и поток излучения прекратится, электроны всё-таки вернутся и займут свои законные места возле ядер. Но далеко не сразу: между исчезновением излучения и восстановлением атомов пройдут сотни тысяч лет.

В исследовании, опубликованном 25 сентября 2017 года в журнале Nature Astronomy, учёные измерили количество нейтрального межзвёздного водорода вокруг остатка сверхновой Тихо Браге. Это позволило им рассчитать, мог ли перед вспышкой наблюдаться поток жёсткого излучения, характерный для падения на белый карлик вещества соседней звезды.

Вывод исследователей однозначен: этого быть не могло. Значит, к смертельному росту массы привело не накопление "краденого" вещества соседней звезды, а всё-таки слияние белых карликов. Что поделать: иногда стремление быть ближе заканчивается термоядерным взрывом.

Заметим, что погибшие звёзды (как говорят специалисты, звёздные остатки) для астрономов не только объект, но и инструмент исследования. Например, недавно излучение нейтронных звёзд позволило заглянуть внутрь шарового скопления, а гравитационные волны от слияния чёрных дыр, возможно, помогут проверить теорию струн . Так что у человечества есть повод для благодарности отгоревшим своё светилам, и не только за то, что мы сами состоим из их атомов.