Вспышка сверхновой SN 2016gkg в галактике NGC 613, видимая в нижнем правом углу анимации.
Víctor Buso and Gastón Folatelli
Астроном-любитель смог обнаружить излучение от взрыва массивной звезды в далекой галактике всего через несколько десятков минут после вспышки. Это позволило другим астрономам в дальнейшем проследить за эволюцией сверхновой и построить модель звезды-прародителя и механизма взрыва. Статья опубликована в журнале Nature.
При изучении сверхновых, образующихся при взрыве массивных звезд, ученых в том числе интересует регистрация потока излучения от них сразу после взрыва. Электромагнитное излучение с первых минут до нескольких часов после достижения ударной волной поверхностных слоев звезды и их разогрева дает важную информацию о звезде-прародителе и процессах, идущих в ней на стадии предсверхновой. Однако мы не можем предсказать появление таких вспышек и отслеживать такие объекты до возникновения сверхновой, что препятствует регистрации этой короткой начальной фазы катаклизма, и на сегодняшний день еще никому не удавалось увидеть «первый свет» («first optical light») сверхновой в оптическом диапазоне.
20 сентября 2016 года аргентинский астроном-любитель Виктор Бузо (Victor Buso) во время тестирования новой камеры на своем 40-сантиметровом рефлекторе системы Ньютона смог заснять процесс появления вспышки сверхновой SN 2016gkg в спиральной галактике NGC 613, находящейся на расстоянии восьмидесяти миллионов световых лет от Земли в созвездии Скульптора. Данные наблюдений представляли собой четыре серии кадров (40, 17, 20 и 21 кадр), каждый со временем экспозиции двадцать секунд. Сверхновая появилась на последних трех сериях кадров, сделанных через 45 минут после первых сорока кадров, на которых нет никаких следов вспышки. Оперативное оповещение об открытии позволило провести наблюдательную кампанию, которая началась менее чем через один день, включая наблюдения в рентгеновском, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах, что позволило проследить дальнейшую эволюцию сверхновой.
Первая и последняя серии кадров, показывающие появление вспышки сверхновой, и фотометрические данные, демонстрирующие увеличение ее яркости.
M. C. Bersten et al./Nature, vol. 554 (22 February 2018)
Оптический снимок сверхновой SN 2016gkg в галактике NGC 613, сделанный на 1-метровом телескопе Swope через 5 месяцев после вспышки.
UC Santa Cruz & Carnegie Institution for Science, Las Campanas Observatory
Спектроскопические исследования помогли определить тип сверхновой —IIb, который представляет собой взрыв массивной звезды, ранее потерявшей большую часть своей водородной оболочки. Чтобы понять физические процессы, которые определяли поведение сверхновой в период открытия, группа астрономов во главе с Мелиной Берстен (Melina Bersten) проанализировала данные наблюдений и сравнила их с доступными ранними оптическими наблюдениями других сверхновых и транзиентов. Затем исследователи построили гидродинамическую модель, имитирующую распространение ударной волны внутри звезды, развитие вспышки (Shock Breakout) и последующее расширение оболочки сверхновой, и воссоздали «портрет» звезды-прародителя.
Рост светимости для различных объектов (в основном сверхновых) с малыми временами обнаружения после вспышки.
M. C. Bersten et al./Nature, vol. 554 (22 February 2018)
Сравнение построенной на основе моделирований кривой блеска сверхновой с данными наблюдений.
M. C. Bersten et al./Nature, vol. 554 (22 February 2018)
Моделирование показало, что, судя по всему, зарегистрированный начальный быстрый рост яркости относится к фазе разогрева фотосферы звезды распространяющейся ударной волной, а кривая блеска для сверхновых типа IIb должна иметь три пика, а не два. Что же касается звезды-прародителя, то тут возникает следующая картина. Изначально существовала двойная звездная система, компоненты которой имели массы 19,5 и 13,5 масс Солнца и вращались вокруг общего центра масс с периодом семьдесят дней. В дальнейшем одна из звезд заполнила свою полость Роша, из-за чего началась аккреция вещества на звезду-компаньона, что привело к потере большей части водородной оболочки. На стадии предсверхновой звезда-прародитель имела массу примерно 4,61 масс Солнца, радиус, равный 183 радиусам Солнца, и металличность, сравнимую с солнечной. Полученные параметры находятся в согласии с данными наблюдений сверхновых типа IIb. В частности, эволюция прародителя SN 2016gkg качественно очень похожа на эволюцию прародителя сверхновой SN 2011dh.
Снимки звезды-прародителя из архива телескопа «Хаббл» (a,b) и эволюционные треки звезд в двойной системе (c). Конечное состояние звезды-прародителя отмечено черным кружком в красной рамке. Голубым, пурпурным и зеленым кругами отмечены разные конечные массы звезды-компаньона.
M. C. Bersten et al./Nature, vol. 554 (22 February 2018)
Астрономы считают, что Бузо «сорвал джекпот» — вероятность зарегистрировать подобное событие составляет один на миллион, если длительность вспышки составляет один час и в галактике вспыхивает одна сверхновая за столетие. Если же учесть другие факторы, такие как погодные условия в месте наблюдения и местоположение сверхновой относительно ярких областей родительской галактики, то эта вероятность уменьшается еще на один порядок.
Ранее мы рассказывали о том, почему взрывы сверхновых оказались основными поставщиками пыли в молодых галактиках, как самая далекая гиперновая породила магнитар, и как «Хаббл» увидел световое эхо от взрыва сверхновой.
Александр Войтюк