Астрономи вперше побачили виживання подвійної системи після вибуху наднової

У момент вибуху наднової її випромінювання зростає до 100 мільйонів разів від нормального, що часто руйнує систему, в якій вона перебувала, і може відправити планети та зірки-компаньйони у швидкісний політ по галактиці. Однак іноді трапляється зворотне: тіла-компаньйони якимось чином зберігаються в системі навіть після надпотужного вибуху. У новій науковій роботі дослідники вперше зафіксували такий випадок.

У галактиці NGC 157, за 75 мільйонів світлових років від нас, є залишки наднової SN 2022jli – одна з наднових типу Iс. Міжнародна група астрономів проаналізувала коливання у світності цієї наднової на знімках телескопів і виявила в них ознаки наявності в неї великого тіла-компаньйона – другої зірки тієї самої системи, до того ж досить близької до залишків наднової. Це перший такий випадок в астрономії. Стаття про відкриття вийшла в журналі Nature.

Кінець життєвого циклу більшості досить масивних зірок – спалах наднової. Як правило, він дає не цілком симетричний вибух, під час якого з системи можуть вилетіти планети і навіть зірки-компаньйони. На місці самої наднової при цьому утворюється чорна діра помірної маси або, якщо ядро колишньої зірки після колапсування виявилося недостатньо масивним, нейтронна зірка.

Теоретичні розрахунки досить давно показали, що можливі й інші сценарії – з “виживанням” планет і світил-компаньйонів попри вибух. Однак прямого підтвердження таких подій знайти не вдавалося. Навіть коли біля нейтронної зірки виявляли планети – а саме так учені відкрили перші відомі екзопланети, – було неможливо стверджувати, що вони не утворилися вже після вибуху, з уламкового диска. Безпосереднім доказом “виживання” можуть бути спостереження лише в момент одразу після спалаху наднової.

Але тут є нюанс: більшість наднових, які реєструють астрономи, спостерігаються досить далеко від Землі. До того ж світність залишків наднових швидко зменшується. Отже, якщо якийсь об’єкт у наднової і залишився, то виявити його дуже складно: видно на великих відстанях погано, та ще й видимість ця швидко погіршується.

У новому дослідженні астрономи виявили для залишків наднової SN 2022jli періодичні зміни світності з періодом у 12,4 земних діб. При цьому, судячи зі спектра, до залишків наднової дрейфує водень від сусіднього об’єкта – ймовірно, звичайної зірки. Одночасно космічний телескоп “Фермі” відкрив у районі спалаху наднової джерело гамма-випромінювання, що за часом збігається з періодом перших сотень діб після спалаху.

Тут варто нагадати, що сам по собі компактний об’єкт, що залишається від наднової, – чи то чорна діра, чи то нейтронна зірка – гамма-випромінювання не дає. Проте за деяких обставин вони можуть породжувати події, що дають гамма-випромінювання.

За оцінкою авторів роботи, в цьому випадку випромінювання викликане аккреційним диском навколо залишку наднової. Такий диск утворюється, якщо швидкість “висмоктування” водню сусідньої зірки компактним об’єктом, що залишився після вибуху SN 2022jli, є настільки високою, що цей водень не встигав одразу впасти на цей об’єкт. Тоді газ утворює акреційний диск, який швидко обертається. У процесі обертання молекули газу стикаються одна з одною і розігріваються, даючи рентгенівське випромінювання.

© Ping Chen et al.

Газ, що падає з аккреційного диска на зірку, може частково викидатися нею в бік (біля полюсів) у вигляді перегрітої плазми. Такі структури називають джетами. Автори нового дослідження припустили, що саме джети можуть бути частково відповідальними за гамма-випромінювання від цієї системи.

Астрономи підкреслили, що спостережувана картина дуже рідкісна, інакше її зафіксували б раніше. Очевидно, зірки-компаньйони рідко виживають на таких невеликих дистанціях від наднової, що вибухнула. Судячи з періоду коливання світності в 12,4 доби, друга зірка системи обертається дуже близько до компактного залишку першої, що вибухнула.