Загадка молодых сверхновых
Группа китайских астрономов под руководством доктора Ван Бо (Bo Wang) из Юньнанской обсерватории Китайской академии наук сумела разработать новую компьютерную модель, объясняющую возникновение самой молодой разновидности сверхновых типа Ia. В статье, которая опубликована 7 апреля в британском журнале "Ежемесячные сообщения Королевского астрономического общества" (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - MNRAS), Ван Бо и его коллеги описывают процесс обмена материей между звездами-компаньонами. Если раньше рассматривался обмен веществом между двумя белыми карликами (сверхплотными остатками звезд вроде нашего Солнца в конце его эволюции) или белым карликом и красным гигантом, то теперь рассмотрена ситуация, когда на компактный углеродно-кислородный белый карлик попадает вещество так называемой гелиевой звезды (главной последовательности или субгиганта), что и порождает катастрофические события. Подобные катаклизмы могли возникать на самых ранних этапах жизни в Галактике, в то время, когда она еще окончательно не сформировалась. Гелиевые звезды необычны тем, что в их спектре наблюдаются четко выраженные линии гелия и очень слабые линии водорода (который уже почти весь выгорел в ходе термоядерных реакций).
Считается, что сверхновые типа Ia вспыхивают в результате обмена веществом между белым карликом и близкой к нему звездой-спутником. В тесных двойных системах часть внешней оболочки "нормальной" звезды может попасть в так называемую полость Роша ее компактного спутника, быть перетянутой к нему и выпасть на его поверхность. Подобным образом объясняются повторяющиеся вспышки на поверхности новых звезд, где сгорает чужой водород, однако для образования сверхновой нужно иное - длительное накопление "негорючего", бедного водородом материала. В тот момент, когда масса белого карлика превысит так называемый предел Чандрасекара (равный 1,4 солнечной массы; он рассчитан в 1931 году известным американским физиком индийского происхождения Субрахманьяном Чандрасекаром (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1910-1995)), происходит термоядерный взрыв с выделением огромного количества энергии, который и наблюдается нами как сверхновая типа Ia. Сам объект при этом испытает коллапс (сжатие) и превращается в нейтронную звезду. Благодаря своей исключительной яркости и сходству характеристик при наблюдениях разных источников в разных галактиках (в первую очередь это почти полная тождественность кривых блеска), сверхновые этого типа пользуются особым вниманием астрономов, давших им даже наименование "стандартные свечи". Подобные события с успехом используются как для оценки расстояний до удаленных галактик, так и для уточнения наших представлений о Вселенной в целом (с помощью "стандартных свечей", например, можно оценивать темпы расширения видимой Вселенной на протяжении всего срока ее существования).
Со временем ученым удалось зарегистрировать множество сверхновых типа Ia, не укладывающихся в привычные модели, и тогда появилось подозрение, что около половины таких объектов взорвалось спустя менее чем 100 миллионов лет после периода основного звездообразования.
Чтобы решить проблему, Ван Бо и его коллеги построили новую компьютерную модель звездной эволюции и смоделировали поведение около 2600 тесных двойных звездных систем, состоящих из белого карлика и гелиевой звезды. Они выяснили, что гравитационное поле компактного белого карлика, позволяющее ему "воровать" вещество "рыхлой" и горячей голубой звезды и тем самым увеличивать свою массу (вплоть до предела Чандрасекара), действительно позволяет карлику взорваться в качестве сверхновой типа Ia уже в течение первых 100 миллионов лет после формирования звезд.
В настоящее время китайская группа планирует смоделировать также параметры, характерные для сопутствующей гелиевой звезды-донора в момент взрыва сверхновой, которые могли бы быть проверены в ходе будущих наблюдений посредством китайской обсерватории LAMOST (Large sky Area Multi-Object fiber Spectral Telescope). Член данной группы Хань Чжаньвэнь (Zhanwen Han) в своем комментарии указал на то, что "сверхновые типа Ia являются ключевым инструментом при определении масштабов Вселенной, поэтому мы должны быть уверены в их свойствах". Нужно заметить, что ученых уже давно и серьезно тревожит то обстоятельство, что новые исследования ставят под вопрос корректность использования в ходе космологических исследований их любимых "стандартных свечей". Ведь параметры обсуждаемых вспышек могут на самом деле серьезно отличаться от "стандартных", что и спутает все карты.
Источники:
Youthful supernovae explained?
Helium star donor channel for the progenitors of type Ia supernovae (B. Wang, X. Meng, X. Chen, Z. Han)
Researchers Propose New Model for the Most Eager Supernova Explosions
Ссылки:
Белые карлики и нейтронные звезды
Звезды
Звездный нуклеосинтез
Китайцы установили под Пекином спектроскопический телескоп
Справка
Белые карлики
- компактные звезды с массами, сравнимыми с массой Солнца (но меньше 1,4 солнечной массы), и с радиусами порядка 0,01 радиуса Солнца (т.е. их размеры сравнимы с размерами Земли, причем чем больше масса белого карлика, тем меньше его радиус). Название связано с цветом первых открытых представителей этого класса - Сириуса B и 40 Эридана B - горячих белых звезд. Позднее были открыты и более холодные желтые и красные белые карлики. Вследствие малых размеров средняя плотность белых карликов (~106г/см3) в миллионы раз выше плотности нормальных звезд. При таких плотностях давление вещества определяется вырожденным электронным газом. Поэтому часто белые карлики называются вырожденными звездами.
Статьи по теме
Раскрыта тайна происхождения экстремальных гелиевых звезд
Международная группа астрономов смогла выявить происхождение очень необычного и редкого типа звезд - так называемых "экстремальных гелиевых звезд". Выяснилось, что такие объекты формируются в ходе слияния двух белых карликов.
Необычные скорые сверхновые угрожают астрофизике
О существовании целого нового класса сверхновых звезд заговорили после необычных находок, сделанных с помощью тандема из двух космических рентгеновских обсерваторий - американской "Чандры" и европейского "XMM-Ньютона".
Еще один год жизни Вселенной
Для Вселенной, возраст которой составляет тринадцать с лишним миллиардов лет, год проходит как одно мгновение, а вот для астрофизиков это довольно ощутимый промежуток времени, за который можно многое успеть. Мы попытались составить краткий обзор наиболее интересных, на наш взгляд, исследований, проведенных астрономами в ушедшем году.
Топ-лист открытий чудных
В списках важнейших научных достижений 2008 года, составленных журналами Science и Time, на первых местах оказались исследования, позволяющие перепрограммировать клетки человеческого тела, и Большой адронный коллайдер. Мы постарались вспомнить все то важное, что не попало в эти перечни.
Сверхнеобычное сверхпроисшествие
С помощью данных, полученных обсерваторией "Чандра" четыре года назад, европейские астрономы, возможно, обнаружили систему, состоящую из двух звезд, которая в прошлом году была разрушена в результате взрыва сверхновой SN 2007on.
Обнаружен самый удаленный из известных коротких гамма-всплесков
C помощью спутника NASA Swift и наземной Обсерватории "Джемини" (Gemini Observatory) американские и британские астрономы сумели провести наблюдения таинственного космического взрыва, случившегося на рекордном удалении от нашей планеты.
Наука в СМИ: итоги уходящего года
2007 год в нашей памяти останется не только годом битвы за Северный полюс, борьбы сторонников и противников введения в школьную программу ОПК, но и годом новых открытий в физике, астрофизике, палеонтологии, биологии, геофизике... Годом обнаружения новых экстрасолнечных миров и анизотропии космических лучей ультравысоких энергий. Годом ненаучных мистификаций и скандалов.
Загадочный выстрел из тьмы
Необычная космическая вспышка явилась как бы из ниоткуда - за тысячи световых лет от нее не наблюдалось ни галактик, ни звезд, ни газопылевых облаков. Этот "выстрел из тьмы" кажется тем более удивительным, что по своей структуре он очень похож на так называемые длинные гамма-всплески, а о них ученые уже привыкли думать как о прощальных посланиях массивных звезд, обращающихся в черные дыры.
Наблюдения звездотрясений подтвердили природу магнитаров
Некоторые нейтронные звезды обладают столь мощными магнитными полями, что могут разрывать ими сами себя, обнажая внутренности. Подтверждением этого предположения служит новое исследование турецких и американских астрофизиков.
Обнаружен необычный "гибридный" тип гамма-всплесков
C помощью космической гамма-обсерватории Swift астрономам удалось выявить парочку специфических гамма-всплесков, которые не вписываются в общепринятую классификацию. Возможно, речь идет о принципиально новом явлении.
Редчайший случай: две сверхновые в одной галактике
Снимок сразу двух сверхновых, которые вспыхнули в одной и той же галактике на протяжении всего пяти месяцев, был сделан космической обсерваторией Swift. Галактика NGC 1316 теперь признана абсолютной рекордсменкой - в ней за 26 лет вспыхивали уже четыре сверхновые.
Swift "засек" самую мощную вспышку на соседней звезде
C помощью спутника Swift удалось зарегистрировать мощнейшую звездную вспышку. Данный выброс оказался настолько мощным, что случись это на нашем Солнце, событие угрожало бы существованию жизни на Земле. Выделившаяся при этом энергия в сто миллионов раз превысила параметры типичной солнечной вспышки.
От космических взрывов Землю хранят металлы
Согласно новому исследованию, гамма-всплески могут случаться в основном лишь в небольших бесформенных галактиках, которые испытывают серьезный недостаток в химических элементах тяжелее водорода и гелия.
Величайшие взрывы как последствия звездных "измен"
Новое исследование заставляет признать, что полной ясности с гамма-всплесками все еще нет, и механизмы, породившие на свет большую часть исследованных коротких GRBs, могут быть более изощренными - с предварительным обменом звездными компаньонами в пределах шаровых скоплений.
Смертоносный маяк на краю Вселенной
Удалось зафиксировать послесвечение от гамма-всплеска, который признан самым удаленным из всех звездных взрывов такого рода (12,7 миллиарда световых лет от Земли). Событие, которое получило обозначение GRB 050904, произошла тогда, когда нашей Вселенной было менее чем 900 миллионов лет отроду.
"Быстрый" и мертвые
Картина взрыва гиперновых звезд существенно отличается от той, что возникала в воображении исследователей до того, как в космос был запущен уникальный ловец гамма-всплесков - спутник Swift.
Обнаружено новое таинственное космическое явление
Обнаружено новое таинственное космическое явление - мощный одиночный радиовсплеск, докатившийся до Земли с расстояния порядка трех миллиардов световых лет. Масштабы этого открытия уже сравнивают с обнаружением в 1970-х гг. гамма-всплесков.
Черные дыры подрывают звезды на расстоянии
Участь звезды, которую угораздило подойти слишком близко к черной дыре, может оказаться еще более незавидной, чем считалось ранее. Мало того, что неосторожную странницу в какой-то момент просто разорвет на части мощная гравитация, ее неприятности начнутся гораздо раньше...
Открыт новый тип звездных взрывов
Американские астрономы объявили об открытии принципиально нового класса звездных взрывов. Работа основывается на наблюдениях необычной вспышки M85OT2006-1 в галактике M85 в скоплении Девы.
"Чандра" наблюдала царицу сверхновых
Наблюдения, проведенные с помощью рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" и наземных оптических телескопов, позволили заключить, что сверхновая SN 2006gy, зарегистрированная 18 сентября 2006 года, может быть отнесена к давно разыскиваемому редкому типу взрывов самых массивных звезд.
"Интеграл" сумел заинтриговать астрофизиков
Рекордная нейтронная звезда может состоять не из нуклонов, а из кварков (то есть частиц, образующих нейтроны и протоны). В обычных условиях (и в обычном веществе) кварки никогда не встречаются в свободном состоянии, однако чудовищная гравитация мертвого коллапсара в принципе может "раздавить" даже нуклоны, переведя материю в "странное" состояние).
Супермонстр оказался суперускорителем
До последнего времени процессы производства гамма-лучей самых высоких энергий оставались тайной. Некоторые ученые предполагали, что такие фотоны могут рождаться лишь в результате распада частиц темной материи, однако большинство специалистов все-таки отказывалось в это верить.
2006 год в астрономии
2006 год для астрономии не обошелся без серьезных потерь. Солнечная система "потеряла" свою девятую планету, а специалисты NASA лишились долгое время служившего им верой и правдой зонда на марсианской орбите. Однако счастливых находок было несравнимо больше.
Луч суперсвета в темном царстве
Исследование модуляций излучения от мощного космического источника высокоэнергетических гамма-квантов позволило впервые за пределами земных лабораторий наблюдать процессы преобразования света в частицы вещества и антивещества.
Секреты "сумасшедшей карусели"
Астрономы разгадали одну важную загадку полуторавековой давности, связанную с поведением относительно активных и горячих Be-звезд. Удалось показать, что типичная представительница этого класса звезд - Альфа Жертвенника - очень быстро крутится (практически на грани разрушения) и обладает пылевым диском, вращающимся вокруг звезды подобно планетам, обращающимся вокруг Солнца.
Причуда природы в кубе
Используя сразу несколько крупных радиотелескопов, расположенных на разных материках, удалось прояснить некоторые удивительные подробности, связанные с "жизнедеятельностью" уникального объекта, открытого в 2003 году и получившего обозначение XTE J1810-197.
За сто лет в Галактике вспыхивают две сверхновые
C помощью космической обсерватории "Интеграл" международная группа исследователей смогла подтвердить предсказанную интенсивность рождения радиоактивного алюминия в массивных звездах и сверхновых и оценить таким образом общее число галактических сверхновых.
Клешня Науки
Комбинированное изображение Крабовидной туманности составлено путем объединения множества снимков с космического телескопа "Хаббл". Туманность имеет волокнистую структуру и по внешнему виду напоминает клешню краба - отсюда и название.
Суперускорительный южный танец
Астрономы обнаружили двойную звездную систему, состоящую из голубого гиганта и пульсара, которые в паре работают как мощнейший естественный ускоритель частиц, превращая обычные фотоны в фотоны сверхвысоких энергий.
Десятисекундный армагеддон
Американские исследователи считают, что случаи массовой гибели живых существ на Земле можно объяснить, если использовать информацию о мощнейших звездных взрывах, получивших наименование гамма-всплесков. Удалось составить возможный сценарий подобного армагеддона.
Найден новый суперисточник гамма-лучей неизвестной природы в нашей Галактике
Группе европейских астрономов удалось найти новый неидентифицированный очень высокоэнергетичный источник гамма-излучения в нашей Галактике. Источник, обозначенный как TeV J2032+4130, обнаружен с помощью системы телескопов наземного базирования, отображающей черенковское излучение. Возможно, речь идет о целом новом классе высокоэнергетических источников гамма-излучения пока еще неизвестной природы.
Обнаружен новый тип космических взрывов
Российские и американские астрономы идентифицировали новый класс космических взрывов. Эти взрывы обладают большей мощью, чем взрывы сверхновых звезд, однако значительно уступают большинству "обычных" гамма-всплесков, являясь таким образом промежуточным звеном в иерархии звездных катаклизмов. Возможно, существует самая тесная связь между такими экстремальными событиями и более "привычными" вспышками сверхновых.
Смерть запрещенного барабанщика: впервые следы гамма-всплеска найдены в нашей Галактике
Комбинация данных, полученных от "Чандры", с наблюдениями в инфракрасном диапазоне, проведенными в обсерватории Паломар, позволила обнаружить остатки одного из самых катастрофических взрывов, случившихся в пределах нашего Млечного пути. Следы подобного явления в нашей Галактике удалось идентифицировать впервые, а сама вспышка произошла несколько тысяч лет назад.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
В центре Млечного пути найдено антивещество неизвестного происхождения
Это антивещество в принципе может образовываться за счет некоторых энергетически чрезвычайно эффективных атомных процессов, например, в ходе радиоактивного распада изотопа алюминия. Его "подпись" известна как аннигиляционная "линия 511 кэВ". Однако оказалось, что антивещества в центре Галактики слишком много для того, чтобы можно было объяснить его появление только распадом алюминия. Также ясно показано наличие множества источников антивещества - оно вовсе не концентрируется вблизи одной точки.
"Интеграл" нашел новый класс астрономических объектов
Речь идет о бинарных звездных системах, составной частью которых является черная дыра или нейтронная звезда, заключенных в плотный кокон из холодного газа. Из-за подобного кокона эти объекты остаются невидимыми для традиционных телескопов, однако "Интеграл" как раз и был задуман так, чтобы изучать подобные скрытые высокоэнергетичные явления во Вселенной, выдающие себя только посредством потоков гамма-излучения (недаром его окрестили "охотником за черными дырами").
Выяснилось, что мы живем в гигантском межзвездном дымоходе
Первая детальная 3D-карта области космического пространства, окружающего нашу Солнечную систему (размером примерно в 1 тыс световых лет), показывает, что мы находимся посреди большой "норы" или полости, вырезанной в диске Галактики. Скорее всего, эта полость была "пробита" некой взорвавшейся 1-2 млн лет назад звездой.
Удалось провести самые детальные наблюдения рождения черной дыры
Обнаруженный в глубоком космосе сверхмощный кратковременный выброс энергии, о котором удалось быстро оповестить 33 обсерватории во всем мире, позволил не только получить надежное свидетельство в пользу теории происхождения черных дыр в результате звездных взрывов, но и провести самые детальные на сегодняшний момент наблюдения таинственных явлений, получивших название GRB (всплеск гамма-излучения).
Пыльная работенка
Международная группа астрономов с помощью Интерферометра Очень Большого Телескопа с рекордной разрешающей способностью впервые сумела запечатлеть процесс возникновения пылевой оболочки у только что вспыхнувшей новой звезды и проследить за ее дальнейшей эволюцией на протяжении более чем сотни дней.
"Хаббл" разглядел призрачную ленту
C помощью космического телескопа "Хаббл" американские астрономы сумели получить весьма подробный снимок расширяющейся оболочки сверхновой SN 1006, которая взорвалась в нашей Галактике сравнительно недавно - свет от этой вспышки достиг Земли 1 мая 1006 года.
Белый карлик уподобился пульсарам
Наблюдения, проводимые рентгеновской космической обсерваторией Suzaku, бросают вызов уже сложившемуся среди ученых представлению о белых карликах как об исключительно пассивных объектах - медленно, но неотвратимо остывающих "звездных трупах".
Самая быстрая жертва взрыва
С помощью космической рентгеновской обсерватории "Чандра" американские астрономы сумели обнаружить одну из самых быстродвижущихся звезд нашей Галактики. "Скороход" бросает вызов современным теориям, призванным объяснить процессы звездного разгона.
Завеса тайны
Этот замечательный снимок Туманности Вуаль - остатка сверхновой звезды, которая вспыхнула приблизительно 5-10 тысяч лет назад - получен с помощью космического телескопа "Хаббл". Можно рассмотреть фрагменты изящной волокнистой структуры, порожденной характерными процессами, следующими за мощным космическим взрывом.
Темной энергии - не меньше 9 миллиардов лет
Некая таинственная сущность, именуемая темной энергией, присутствовала в нашем мире в течение по крайней мере 2/3 его истории и способствовала ускоренному расширению всей Вселенной последние 5-6 миллиардов лет. Такой вывод сделала группа американских астрономов под руководством Адама Рисса.
Скорости мертвецов ставят астрономов в тупик
Нейтронная звезда, движущаяся со скоростью свыше 1500 километров в секунду, обострила и без того непростую ситуацию с поиском объяснений, как могут такие объекты разгоняться до столь высоких скоростей.
"Чандра" разобралась с постоянной Хаббла
Чрезвычайно важный космологический параметр - так называемая постоянная Хаббла, определяющая темпы расширения Вселенной, - был рассчитан независимым образом с использованием наблюдений космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра".
Большой взрыв отодвинулся на два миллиарда лет
Наша Вселенная может оказаться на 15% обширней и старше, чем считалось до сих пор. В пользу такого заключения свидетельствуют новые измерения расстояния до одной из ближайших галактик - М33 из созвездия Треугольника.
Живым аулам ученые предпочли трупы звезд
Вместо того, чтобы как следует разобраться с привычными, всем известными землетрясениями, наводящими ужас на жителей многих горных районов, ученые научились с беспрецедентной точностью предсказывать "звездотрясения", время от времени разрывающие кору "звездных трупов" - нейтронных звезд.
Первые галактики были самоубийцами
Астрономы смогли представить первые прямые свидетельства самоубийственного поведения ранних галактик, ультрафиолетовая радиация которых препятствовала дальнейшему формированию звезд.