Свръхнова звезда-хамелеон озадачава астрономите (видео)

SN 2014C и галактиката, в която се намира, заснети в рентгеновия спектър. В червено, зелено и синьо са степените на лъчения - от най-слаба, до много интензивна. Свръхновата-хамелеон е посочена с квадрат

Световно известният астроном и популяризатор на науката Карл Сейгън обичаше да казва, че сме "създадени от звезди". Термоядрените реакции, протичащи в ядрата на древни звезди, са създали огромна част от материята, от която са възникнали Слънчевата система, планетата ни и самите ни тела. Когато звездите приключват живота си като свръхнови, синтезираните от тях химически елементи се разпръсват след взрива  и се разсейват из Вселената.

Една свръхнова звезда обаче, представлява предизвикателство за моделите, които според астрономите обясняват как се разсейват химическите елементи след взрива на подобно "чудовище". Наблюденията на свръхновата SN 2014C показват, че тя драстично е променила "външния си вид" през последната година, очевидно заради изхвърлената огромна по обем материя в края на живота на звездата. Това не се вписва в нито един от досега съществуващите модели, описващи как се случва експлозията на свръхнова. За да намерят обяснение, учените трябва да преразгледат някои от установените идеи за това, как масивните звезди се развиват, преди да експлодират.

"Тази "свръхнова-хамелеон" може да ни представя нов механизъм, по който масивните звезди захранват с химически елементи, създадени в техните недра, останалата част от Вселената". Това обяснява пред NASA Рафаела Маргути, асоцииран професор по физика и астрономия в Северозападния университет в Еванстън, Илинойс. Маргути ръководи изследванията за свръхновата SN 2014C, резултатите от които са публикувани в специализираното издание The Astrophysical Journal.

Астрономите класифицират експлодиращите звезди по това, дали в процеса присъства водород или не. Звездите започват живота си, синтезирайки в недрата си хелий, който се получава от сливането на водородни атоми в протичането на термоядрения синтез. На големите звезди, разходвали водородните си запаси, в края на дните им им предстои да се избухнат като свръхнови. Свръхновите, в които в края на живота им присъства съвсем малко водород, се определят като "Тип ". По-рядко се наблюдават такива, в които все още водородът е в изобилие, и които се определят от "Тип II".

Но SN 2014C, регистрирана през 2014 година в спирална галактика, която се намира на около 36-46 милиона светлинни години от нас, е различна. Наблюденията с оптични телескопи във видимата част на спектъра, показват, че SN 2014C се е променила и от Тип I се е превърнала в Тип II, след като ядрото ѝ е колабирало. При първоначалните наблюдения не е установено наличието на водород, но около година по-късно, астрономите с изненада откриват, че в обвивката от изхвърлена от свръхновата материя водородът е доминиращ.

В новото изследване са използвани данни от спътника на NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), който притежава уникални уреди за регистриране на твърдата рентгенова радиация - най-високоенергийните лъчения от рентгеновия спектър. От тези данни астрономите могат да наблюдават как се променя с течение на времето температурата на електроните, ускорени при избухването на свръхновата. На база на това, учените са изчислили колко бързо свръхновата се е разраснала и какво е количеството материя, изхвърлено от звездата, което се формира като нейна външна обвивка в прилежащото ѝ пространство.

Във формирането на обвивката около SN 2014C има нещо загадъчно: тя е изхвърлила значително количество материя - предимно водород, но и по-тежки елементи - десетилетия или векове, преди да се взриви. В последните си "звездни дни" тя е изхвърлила материя, която по маса се доближава до масата на нашето Слънце. Обикновено, звездите в края на живота си не изхвърлят материя.

Изображения на галактиката NGC 7331 във видимия спектър. Там се намира необичайната свръхнова SN 2014C

"Изхвърлянето на тази материя е вероятно начина, по който звездите предават елементите, формирани в техните недра, обратно в пространството на Вселената", коментира Маргути.

В изследването са включени и обсерваториите на NASA "Чандра" и "Суифт", за да се съберат данни за еволюцията на свръхновата. Събраните данни сочат, че свръхновата изненадващо засиява в рентгеновия спектър и това се случва след първоначалната експлозия. Това показва, че в пространството около нея е била налична материя, изхвърлена по-рано от звездата, която след взрива се нагрява от ударните вълни.

Защо звездата е изхвърлила толкова много водород, преди да избухне? Една от теориите предполага, че липсва нещо в нашите разбирания за протичането на реакциите в ядрата на масивните звезди, на които е отредено да приключат живота си като свръхнови. Друго възможно обяснение на наблюденията върху тази конкретна свръхнова е, че тя не е загинала сама - звезда-спътник в бинарна система може да е повлияла на живота и необичайната "смърт" на първоизточника на SN 2014C. Второто предположени пасва на наблюденията, които сочат, че 7 от 10 масивни звезди притежават звезди-спътници.

Астрономите вече са наясно, че се налага да се фокусират върху наблюдения на свръхмасивните звезди, преди те да се превърнат в свръхнови. "Идеята, че една звезда може изхвърли за толкова кратък период от време толкова голямо количество материя, е абсолютно нова. Това е предизвикателство за основните ни представи за това, как се развива жизнения цикъл на една свръхмасивна звезда и как в крайна сметка се взривяват, разпилявайки в пространството химическите елементи, необходими за възникването на живот", казва в заключение Фиона Харисън, главен изследовател в базата на NuSTAR в Калифорнийския технологичен институт в Пасадена.