Расследования
Репортажи
Аналитика
  • USD92.44
  • EUR99.90
  • OIL83.31
Поддержите нас English
  • 2743
Новости

Ученые впервые увидели, как остаток взорвавшейся звезды засасывает материю. Это может быть черная дыра или нейтронная звезда

Астрономы пронаблюдали процесс падения вещества на черную дыру или нейтронную звезду с выделением большого количества энергии, что подтверждает образование компактного объекта (нейтронной звезды или черной дыры) в двойной системе, один из компонентов которой стал сверхновой. На протяжении десятилетий астрономы надеялись найти прямые наблюдательные доказательства этого звездного процесса. И теперь они, похоже, найдены.

В мае 2022 года южноафриканский астроном-любитель Берто Монар обнаружил сверхновую SN 2022jli, вспыхнувшую в галактике NGC 157 на расстоянии около 75 миллионов световых лет от Земли.

После этого за ней начали наблюдение две команды астрономов с помощью двух телескопов — «Очень большого телескопа» (Very Large Telescope VLT) и «Телескопа новой технологии Европейской Южной Обсерватории (New Technology Telescope NTT). Вскоре они обнаружили ункальное поведение сверхновой: по мере того, как яркость сверхновой начала, как и ожидалось, снижаться, она внезапно начала демонстрировать периодическое 12-дневное усиление и затухание.

Как рождаются черные дыры и нейтронные звезды

Сверхновая — это результат взрыва звезды в конце ее жизненного цикла. После взрыва в результате гравитационного коллапса ядра остается сверхплотное ядро, или компактный остаток звезды. В зависимости от того, насколько массивной была звезда, компактный остаток будет либо нейтронной звездой — объектом настолько плотным, что чайная ложка его материала весила бы на Земле около триллиона килограммов, либо черной дырой. И нейтронная звезда, и черная дыра имеют очень сильное гравитационное поле. Гравитационное притяжение черной дыры настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.

В прошлом астрономы находили множество подсказок, намекающих на эту цепочку событий, например, обнаружили нейтронную звезду в Крабовидной туманности — газовом облаке, оставшемся после взрыва звезды около тысячи лет назад. Но они никогда раньше не видели, как этот процесс происходит в реальном времени, а значит, прямых доказательств того, что сверхновая оставляет после себя компактный остаток, до сих пор не было.

«В нашей работе мы устанавливаем такую прямую связь», — говорит Пинг Чен, научный сотрудник Института науки Вейцмана (Израиль) и ведущий автор исследования, опубликованного 10 января в журнале Nature и представленного на 243-м заседании Американского астрономического общества в Новом Орлеане (США).

Что обнаружили ученые

После взрыва яркость большинства сверхновых просто исчезает со временем; астрономы наблюдают плавное, постепенное снижение «кривой свечения» звезды. Но поведение SN 2022jli очень своеобразно: общая яркость уменьшается не плавно, а колеблется вверх-вниз в среднем каждые 12,4 дня.

Такое поведение может быть объсняться наличием более чем одной звезды в системе SN 2022jli. Массивные звезды часто вращаются с звездой-компаньоном на орбитах вокруг общего центра тяжести, такие системы из двух звезд называются бинарными или двойными. Однако в этой системе примечательно то, что звезда-компаньон, похоже, пережила смерть своего партнера, и два объекта — компактный остаток от взрыва и компаньон — скорее всего, продолжали вращаться друг вокруг друга.

Аккреация — падение вещества на массивный объект под действием гравитации

Компактный остаток и звезда-компаньон. Иллюстрация художника процессов в системе SN 2022jli, описанных учеными.
Компактный остаток и звезда-компаньон. Иллюстрация художника процессов в системе SN 2022jli, описанных учеными.
Европейская южная обсерватория ESO

Две команды астрономов независимо друг от друга обнаружили регулярные колебания видимой яркости системы, однако одна из команд также зафиксировали периодические движения газообразного водорода и всплески гамма-излучения в системе.

Соединив все данные вместе, обе команды пришли к общему выводу: когда «нормальная» звезда-компаньон взаимодействовала с материалом, выброшенным при взрыве сверхновой, ее богатая водородом атмосфера стала еще более насыщенной газом. Затем, компактный объект, оставшийся после взрыва, проносился по своей орбите через атмосферу звезды-спутника и «всасывал» водород, образуя вокруг себя горячий диск падающей на него материи. Это периодическое поглощение материи, или аккреция, высвобождает много энергии, которая в наблюдениях проявляется в виде регулярных изменений яркости. Фактически компактный объект регулярно забирает вещество у своего спутника, когда сближается с ним, а само вещество во время движения разогревается за счет трения и светится сильнее

Ученые пришли к выводу, что такое энергичное поглощение может быть вызвано только невидимой нейтронной звездой или, возможно, черной дырой, притягивающей материю из «напитавшейся» атмосферы звезды-компаньона. Одним из двух вариантов и является этот компактный объект, считают ученые.

Аккреация — падение вещества на массивный объект под действием гравитации

Иллюстрация процесса: от взрыва звезды в бинарной системе двух звезд и образования сверхновой, до новой «дружбы» — компактного объекта с звездой-компаньоном
Иллюстрация процесса: от взрыва звезды в бинарной системе двух звезд и образования сверхновой, до новой «дружбы» — компактного объекта с звездой-компаньоном

Наличие черной дыры или нейтронной звезды подтверждено, однако у ученых все еще много вопросов к этой системе. Например, пока не ясна точная природа компактного объекта. Неизвестно и какой конец может ожидать эту бинарную систему. В этом помогут телескопы нового поколения, такие как «Чрезвычайно большой телескоп» ESO, который планируется ввести в эксплуатацию в 2027 году, что позволит астрономам раскрыть беспрецедентные детали этой уникальной системы. Зеркало позволит собирать в 15 раз больше света, чем любой из существующих на сегодня телескопов. Телескоп будет оснащён уникальной адаптивной оптической системой из 5 зеркал, которая способна компенсировать турбулентность земной атмосферы и даст возможность получать изображения с большей степенью детализации, чем орбитальный телескоп «Хаббл». Он находится в Чили, откуда, в том числе, и велись наблюдения за сверхновой SN 2022jli.

Аккреация — падение вещества на массивный объект под действием гравитации

Подпишитесь на нашу рассылку

К сожалению, браузер, которым вы пользуйтесь, устарел и не позволяет корректно отображать сайт. Пожалуйста, установите любой из современных браузеров, например:

Google Chrome Firefox Safari