Семнадцать лет назад астрономы стали свидетелями того, как сверхновая взорвалась на расстоянии 40 миллионов световых лет от нас в галактике под названием NGC 7424, расположенной в южном созвездии Журавля. Теперь, в угасающем отблеске этого взрыва, Хаббл НАСА сделал первое изображение выжившего компаньона сверхновой. Эта картина является наиболее убедительным доказательством того, что некоторые сверхновые звезды возникают в системах с двойными звездами.
«Мы знаем, что большинство массивных звезд образуют двойные пары», - сказал Стюарт Райдер из Австралийской астрономической обсерватории (AAO) в Сиднее, Австралия, и ведущий автор исследования.«Многие из этих двойных пар будут взаимодействовать и переносить газ от одной звезды к другой, когда их орбиты сближают их».
Компаньон звезды-прародителя сверхновой не был невинным свидетелем взрыва. Он выкачал почти весь водород из звездной оболочки обреченной звезды, области, которая переносит энергию из ядра звезды в ее атмосферу. За миллионы лет до того, как главная звезда стала сверхновой, воровство компаньона создало нестабильность в главной звезде, в результате чего перед катастрофой она эпизодически сдула кокон и оболочки из газообразного водорода..
Сверхновая, названная SN 2001ig, классифицируется как сверхновая типа IIb с разорванной оболочкой. Этот тип сверхновой необычен, потому что большая часть, но не весь водород исчезает до взрыва. Этот тип взрывающихся звезд был впервые идентифицирован в 1987 году членом группы Алексом Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли.
Как сверхновые с разорванной оболочкой теряют эту внешнюю оболочку, не совсем ясно. Первоначально считалось, что они исходят от одиночных звезд с очень быстрыми ветрами, которые отталкивают внешние оболочки. Проблема заключалась в том, что когда астрономы начали искать первичные звезды, из которых произошли сверхновые, они не смогли найти их для многих сверхновых с разорванной оболочкой..
«Это было особенно странно, потому что астрономы ожидали, что они будут самыми массивными и самыми яркими звездами-прародителями», - объяснил член команды Ори Фокс из Научного института космического телескопа в Балтиморе. «Кроме того, само количество сверхновых с разорванной оболочкой больше, чем предсказывалось». Этот факт привел ученых к предположению, что многие первичные звезды находились в двойных системах с меньшей массой, и они решили это доказать.
Поиск бинарного компаньона после взрыва сверхновой - непростая задача. Во-первых, Хаббл должен находиться на относительно близком расстоянии от Земли, чтобы увидеть такую тусклую звезду. SN 2001ig и его компаньон находятся примерно на этом пределе. В этом диапазоне расстояний не так много сверхновых вспыхивает. Что еще более важно, астрономы должны знать точное положение с помощью очень точных измерений.
В 2002 году, вскоре после взрыва SN 2001ig, ученые определили точное местоположение сверхновой с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (VLT) в Серро-Паранале, Чили. В 2004 году они продолжили работу с Южной обсерваторией Близнецов в Серро-Пачоне, Чили. Это наблюдение впервые намекнуло на присутствие уцелевшего бинарного компаньона.
Зная точные координаты, Райдер и его команда смогли сфокусировать Хаббл на этом месте 12 лет спустя, когда свечение сверхновой исчезло. Благодаря исключительному разрешению Хаббла и его ультрафиолетовым возможностям они смогли найти и сфотографировать выжившего компаньона, что мог сделать только Хаббл..
До взрыва сверхновой две звезды вращались вокруг друг друга примерно за год.
Взрыв главной звезды оказал гораздо меньшее влияние на выжившего компаньона, чем можно было бы подумать. Представьте себе косточку авокадо, представляющую собой плотное ядро звезды-компаньона, погруженную в желатиновый десерт, представляющий собой газовую оболочку звезды. Когда проходит ударная волна, желатин может временно растягиваться и колебаться, но косточка авокадо останется нетронутой.
В 2014 году Фокс и его команда использовали Хаббл для обнаружения компаньона другой сверхновой типа IIb, SN 1993J. Однако они захватили спектр, а не изображение. Случай с SN 2001ig - это первый случай, когда выживший компаньон был сфотографирован. «Нам наконец удалось поймать звездного вора, что подтвердило наши подозрения, что он должен быть там», - сказал Филиппенко.
Возможно, у половины всех сверхновых с разорванной оболочкой есть компаньоны, а другая половина теряет свою внешнюю оболочку из-за звездного ветра. Конечная цель Райдера и его команды - точно определить, у скольких сверхновых с разорванными оболочками есть спутники.
Их следующая попытка состоит в том, чтобы посмотреть на сверхновые с полностью раздетой оболочкой, в отличие от SN 2001ig и SN 1993J, которые были лишены только около 90 процентов. Эти сверхновые с полностью разорванной оболочкой не имеют сильного ударного взаимодействия с газом в окружающей звездной среде, поскольку их внешние оболочки были потеряны задолго до взрыва. Без ударного взаимодействия они затухают намного быстрее. Это означает, что команде придется ждать всего два-три года, чтобы найти выживших товарищей.
В будущем они также надеются использовать космический телескоп Джеймса Уэбба для продолжения поиска.