Первая в своем роде сверхновая раскрыла внутренние процессы умирающей звезды

Ученые впервые стали свидетелями внутренних процессов умирающей звезды в момент ее взрыва, что предоставило им беспрецедентную возможность заглянуть в сложный процесс звездной эволюции. Исследование международной команды ученых под руководством астрофизиков из Северо-Западного университета было опубликовано 20 августа в журнале Nature. Оно называется «Сильно обнаженная сверхновая обнаруживает место образования кремния и серы».

В нем рассказывается, как умирающая звезда раскрывает свою структуру.

Сверхновая — это короткое, яркое космическое событие, вызванное взрывом звезды в конце ее жизни. Хотя такие космические взрывы являются обычным концом жизни массивных звезд, их бурная природа, как правило, скрывает внутреннюю структуру звезды, что затрудняет прямое наблюдение.

2021yfj была обнаружена вскоре после взрыва и выявила то, чего астрономы никогда раньше не видели: богатый кремнием и серой слой, который, как предполагалось, окружает ядра массивных звезд. Исследователям удалось наблюдать ее неперемешанные слои.

Исследование дает беспрецедентное представление о формировании тяжелых элементов в звездах и бросает вызов пониманию того, как звёзды теряют свои внешние слои в последние мгновения своей жизни.

Когда массивные звезды взрываются, астрофизики находят сильные следы легких элементов, таких как водород и гелий. Но у сверхновой SN2021yfj наблюдалась иная химическая сигнатура. Наблюдения за ней позволяют предположить, что массивная звезда каким-то образом потеряла свои внешние слои водорода, гелия и углерода, обнажив внутренние слои, богатые кремнием и серой прежде чем взорваться, что предоставляет доказательство давно теоретизированной внутренней слоистой структуры звездных гигантов: крупные звезды к концу своей жизни организованы в слои с более легкими элементами снаружи и более тяжелыми ближе к ядру.

Ученые обнаружили SN2021yfj в сентябре 2021 года, используя доступ Северо-Западного университета к Zwicky Transient Facility (ZTF), который использует широкоугольную камеру для сканирования всего видимого ночного неба. Просматривая данные ZTF, они заметили чрезвычайно яркий объект в области звездообразования, расположенной в 2,2 миллиарда световых лет от Земли.

Хотя точная причина описанного явления остается открытой, ученые предполагают, что здесь имел место редкий и мощный процесс. Они рассматривают несколько возможных сценариев, включая взаимодействие с потенциальной звездой-компаньоном, мощное извержение перед взрывом сверхновой или даже необычно сильный звездный ветер.

Но, скорее всего, эта загадочная сверхновая — результат буквального разрыва массивной звезды. По мере того как ядро звезды сжимается внутрь под действием собственной гравитации, оно становится еще горячее и плотнее. Экстремальная температура и плотность затем вновь запускают ядерный синтез с такой невероятной интенсивностью, что вызывают мощный выброс энергии, который отталкивает внешние слои звезды. Каждый раз, когда звезда переживает новый эпизод парной нестабильности, соответствующий импульс сбрасывает всё больше материала.

Эта звезда подчеркивает необходимость обнаружения большего количества таких редких сверхновых, чтобы лучше понять их природу и механизмы формирования.