Астрономы с беспрецедентной детализацией провели наблюдение двух «новых» звезд после их извержения. Это открытие является прямым доказательством того, что взрывы «новых» структурно более сложны, чем считалось ранее. Они сопровождаются множественными выбросами вещества, а в некоторых случаях — значительными и труднообъяснимыми задержками в процессе выброса.
В международном исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, использовалась передовая интерферометрия, разработанная в Центре астрономии с высоким угловым разрешением (CHARA Array) в Калифорнии. Это позволило ученым объединить изображения нескольких телескопов и добиться четкого разрешения, необходимого для получения детальной «картинки» быстро развивающихся взрывных событий.
Как отметила Гейл Шефер (Gail Schaefer) из Университета штата Джорджия, директор обсерватории CHARA, снимки позволили ученым рассмотреть крупным планом, как вещество выбрасывается из звезды во время взрыва. Чтобы фиксировать эти кратковременные явления, необходимо было гибко подстраивать ночное расписание наблюдений под новые перспективные цели.
«Новая» звезда (astra nova) возникает, когда плотный остаток звезды, называемый белым карликом, вступает в неуправляемую ядерную реакцию после чрезмерного поглощения вещества звезды-компаньона. До недавнего времени астрономы могли лишь косвенно судить о ранних стадиях этих извержений, поскольку расширяющийся материал выглядел как единая световая точка.
Изучение того, как выбрасываются и взаимодействуют выброшенные массивы вещества, крайне важно для понимания того, как формируются ударные волны в «новых» звездах, которые были впервые обнаружены космическим аппаратом Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) NASA. За первые 15 лет работы телескоп «Ферми» обнаружил гамма-излучение от более чем 20 «новых» звезд, подтвердив, что эти взрывы являются источниками галактического гамма-излучения, и подчеркнув их потенциал как источников многокомпонентного излучения.
История двух «новых»
Команда сделала снимки двух разных «новых» звезд, вспыхнувших в 2021 году. Одна из них, Nova V1674 Геркулеса, стала одной из самых быстрых новых звезд за всю историю наблюдений: она вспыхнула и погасла всего за несколько дней. На снимках видны два отчетливых перпендикулярных потока газа — свидетельство того, что взрыв был вызван несколькими взаимодействующими выбросами. Примечательно, что эти потоки появились на снимках в то же время, когда космический гамма-телескоп NASA «Ферми» зафиксировал высокоэнергетические гамма-лучи, напрямую связав ударное излучение со сталкивающимися струями.
Вторая звезда, Nova V1405 Кассиопеи, эволюционировала гораздо медленнее. Удивительно, но она удерживала свои внешние слои более 50 дней, прежде чем окончательно их выбросить. Это стало первым явным свидетельством отсроченного выброса. Когда материал наконец был сброшен, произошли новые вспышки, которые вызвали гамма-излучение, зафиксированное телескопом «Ферми».
По словам Элиаса Айди (Elias Aydi), ведущего автора исследования, профессора физики и астрономии в Техасском технологическом университете, эти телескопы позволяют наблюдать за звездным взрывом в режиме реального времени. Это очень сложная задача, которая долгое время считалась невыполнимой. Вместо того чтобы видеть просто вспышку света, астрофизики теперь раскрывают истинную сложность происходящих взрывов. Это как переход от зернистой черно-белой фотографии к видео высокой четкости.
Показать то, что скрыто
Благодаря использованию интерферометрии, того же метода, который позволил получить изображение черной дыры в центре нашей галактики, появилась возможность рассмотреть такие мелкие детали. Четкие изображения были дополнены спектрами, полученными с помощью крупных обсерваторий, таких как «Джемини», которые отслеживали эволюцию следов выброшенного газа. По мере появления новых характеристик в спектрах они совпадали со структурами, выявленными на интерферометрических изображениях, что стало убедительным подтверждением того, как формировались и сталкивались потоки.
Джон Монье (John Monnier), профессор астрономии в Мичиганском университете, соавтор исследования и эксперт в области интерферометрической визуализации, прокомментировал успех исследовательской группы: «Это невероятный прорыв! Тот факт, что теперь мы можем наблюдать за взрывающимися звездами и сразу видеть структуру выбрасываемого в космос материала, поразителен. Это открывает нам новый взгляд на одни из самых драматичных событий во Вселенной».
Значение для физики звезд
Полученные результаты не только демонстрируют неожиданную сложность природы «новых» звезд, но и помогают объяснить природу их мощных ударных волн, которые генерируют высокоэнергетическое гамма-излучение. Ключевым инструментом для обнаружения этой связи стал телескоп NASA «Ферми», благодаря которому «новые» звезды стали естественными лабораториями для изучения физики ударных волн и ускорения частиц.
Лора Хомюк (Laura Chomiuk), соавтор исследования из Мичиганского государственного университета и эксперт по звездным взрывам подчеркнула, что «новые» звезды — это не просто фейерверки в нашей галактике, это лаборатории экстремальной физики. Наблюдая за тем, как и когда выбрасывается вещество, астрономы могут установить связь между ядерными реакциями на поверхности звезды, геометрией выбрасываемого вещества и высокоэнергетическим излучением, которое фиксируется космическими телескопами.
Полученные данные опровергают устоявшееся мнение о том, что вспышки «новых» звезд — это единичные импульсные события. Вместо этого они указывают на различные пути выброса вещества, в том числе на множественные выбросы и отсроченное высвобождение оболочки, что меняет общепринятое представление об этих космических взрывах.
Это только начало! Благодаря таким наблюдениям мы наконец сможем ответить на важные вопросы о том, как живут, умирают и влияют на свое окружение звезды. Новые звезды, которые когда-то считались простыми взрывами, оказываются гораздо более сложными и интересными, чем мы могли себе представить.
Недавно ученым удалось заглянуть внутрь «новой» звезды с помощью гамма-телескопа. Hi-Tech Mail сообщил об этом уникальном исследовании.
