Раскрыта загадка «стандартных свечей»

Ольга Закутняя, Институт космических исследований РАН.

Наиболее вероятной причиной взрывов сверхновых типа Ia служат слияния двух белых карликов — остатков «умерших» звёзд.

Это показали исследования, которые провели ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Марат Гильфанов и аспирант Акош Богдан из Института астрофизики Общества им. Макса Планка (Германия). Астрофизики отмечают, что этот решающий шаг в понимании природы сверхновых исключительно важен для космологии, так как именно по таким сверхновым определяют темп расширения Вселенной.

Исследование базировалось на данных, полученных с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории «Chandra» (НАСА), а также космического инфракрасного телескопа «Spitzer» (НАСА) и обзора неба в ИК-диапазоне.

Вспышки сверхновых типа Ia астрономы называют «стандартными свечами». Такое название объясняется тем, что их светимость практически одинакова и наблюдаемая яркость таких сверхновых зависит только от расстояния до наблюдателя. Кроме того, они чрезвычайно ярки, благодаря чему их обнаруживают на больших расстояниях, сравнимых с размером наблюдаемой части Вселенной. Находя подобные сверхновые и измеряя их красные смещения и расстояния до них, можно определять скорость расширения Вселенной в разные моменты времени в прошлом. На основании таких измерений в 1998 году был сделан вывод о существовании тёмной энергии.

Однако до настоящего времени механизм вспышек оставался до конца неясным. Практически не вызывает сомнений, что сверхновая типа Ia — результат термоядерного взрыва белого карлика — остатка «умершей» звезды, в которой прекратились ядерные реакции. Его размер примерно в 50—100 раз меньше размера Солнца, а плотность в миллион раз больше. Наиболее вероятная причина взрыва — превышение критической массы, так называемого предела Чандрасекхара, приблизительно равного 1,4 массы Солнца. Но о том, как именно происходит накопление вещества, приводящее к взрыву, учёные спорят уже на протяжении двадцати лет. Рассматривались два сценария. Согласно первому, белый карлик в двойной системе с обычной звездой постепенно «перетягивает» на себя вещество своего компаньона (этот процесс называется аккрецией, а сценарий — аккреционным). Во втором сценарии взрыв вызван слиянием двух белых карликов, входящих в одну двойную систему.

Идея, которую высказали Марат Гильфанов и Акош Богдан, состояла в том, что эти два сценария можно различить по предсказываемой ими рентгеновской светимости. Учёные проверили свою гипотезу на примере пяти эллиптических галактик и спиральной галактики Туманность Андромеды (М31).

Оказалось, что наблюдаемая рентгеновская светимость эллиптических галактик в 30—50 раз меньше, чем предсказывается аккреционным сценарием. Поэтому доля сверхновых, взрывающихся по достижении белым карликом критического предела массы в результате аккреции в двойной системе, не превышает нескольких процентов, а наиболее вероятным источником вспышек сверхновых типа Ia становится сценарий сливающихся белых карликов.

Результат оказался неожиданным, так как ранее большинство астрономов считали более вероятным аккреционный сценарий, так что исследования требуют продолжения. В частности, Марат Гильфанов и Акош Богдан изучали в первую очередь эллиптические галактики — то есть галактики со старым звёздным населением. В более молодых спиральных галактиках, где до сих пор может продолжаться интенсивное звёздообразование, ситуация может отличаться.

Кроме того, «стандартность» вспышек естественна в аккреционном сценарии, так как белые карлики взрываются при одной и той же массе, равной критической. Сценарий же сливающихся белых карликов предсказывает разброс масс и, следовательно, разброс параметров вспышек сверхновых, что, впрочем, и наблюдается. Картина ещё более усложнится, если в галактиках разных типов вклады разных сценариев различны. Это необходимо учитывать при проведении высокоточных космологических измерений с использованием сверхновых типа Ia. Такие измерения — одна из главных задач ряда больших астрономических проектов наступающего десятилетия.

Случайная статья

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки