Космический аппарат NASA «Ферми» обнаружил источник энергии сверхновой
Международная команда астрономов впервые достоверно зафиксировала, как сверхъяркая сверхновая излучает гамма-кванты. Исследователи проанализировали данные космического гамма-телескопа NASA «Ферми» (Fermi) и пришли к выводу, что вспышка получила энергию от магнетара. Это сверхнамагниченная нейтронная звезда, которая родилась, когда сколлапсировала старая звезда. Журнал Astronomy & Astrophysics опубликовал результаты работы на днях. Ученые из Университета Париж-Сакле, Университета штата Луизиана и других научных центров искали подобные сигналы в данных о тысячах сверхновых почти 20 лет.
Сама вспышка SN 2017egm произошла в галактике NGC 3191 в созвездии Большой Медведицы на расстоянии около 440 миллионов световых лет от нас. Даже на такой дистанции она остается одной из самых близких к Земле сверхъярких сверхновых. В 2024 году группа Ли Шана из Аньхойского университета в китайском городе Хэфэй уже замечала намеки на гамма-лучи от этого объекта в архивах «Ферми». Чтобы проверить это, Гильем Марти-Девеса, который раньше работал в Университете Триеста, а сейчас трудится в Институте космических наук в Барселоне, вместе с коллегами изучил шесть ближайших сверхъярких сверхновых за первые шестнадцать лет миссии. Гамма-лучи подтвердились только у SN 2017egm.
Обычно сверхновая вспыхивает, когда звезда с массой во много раз больше солнечной расходует топливо, сжимается под собственным весом и взрывается. В центре остается нейтронная звезда размером с город или небольшая черная дыра, а взрывная волна разбрасывает остатки звезды в виде горячего плотного облака ионизированного газа. За последние десятилетия астрономы открыли около 400 сверхъярких сверхновых. Они светятся в 10 и более раз сильнее, чем обычные вспышки. Теоретики долго спорили о том, откуда эти объекты берут дополнительную энергию.
Новая модель Индрека Вурма из Тартуского университета и Брайана Мецгера из Колумбийского университета показывает, что энергию дает новорожденный магнетар. Его магнитное поле в 1000 раз сильнее, чем у обычных нейтронных звезд, и в 10 триллионов раз превосходит силу магнита на холодильнике. Магнетар делает несколько сотен оборотов в секунду и порождает мощный поток электронов и позитронов.
Для сравнения: в Крабовидной туманности осталось сжатое ядро от сверхновой 1054 года. Этот пульсар оборачивается вокруг своей оси 30 раз в секунду и светит как маяк, как показывают данные NASA, Смитсоновской астрофизической обсерватории и исследователя Дж. Мейджора.
Электроны и позитроны образуют огромное облако — туманность магнетарного ветра. Там они сталкиваются друг с другом, аннигилируют и превращаются в пары гамма-квантов, либо 2 гамма-кванта сталкиваются и рождают новые частицы. Сначала лучи не могут вырваться наружу, поэтому они ударяются об обломки сверхновой, теряют энергию и превращаются в видимый свет, который делает вспышку такой яркой. Примерно через 3 месяца обломки расширяются, остывают, и гамма-лучи начинают просачиваться в космос.
Манос Хатзопулос из Университета штата Луизиана отмечает, что модели давно предсказывали выход излучения, когда выброшенное вещество станет прозрачным, но ученым не хватало близкого объекта и данных за много лет, чтобы ясно увидеть этот процесс и исключить другие гипотезы.
Модель магнетара хорошо описывает то, как сверхновая светится и когда появляются гамма-лучи в первые месяцы. Позже видимый свет угасает неравномерно, и ведущий автор исследования Фабио Ацеро связывает это с дополнительными процессами. Часть обломков может падать обратно на магнетар, а ударная волна может сталкиваться с веществом, которое звезда выбросила за столетия до своей гибели. Команда рассчитала, что новая наземная обсерватория Cerenkov Telescope Array сможет находить похожие сверхновые на расстоянии до 500 миллионов световых лет всего за 50 часов. Это поможет космическим флотилиям NASA оперативнее реагировать на резкие изменения во Вселенной.
На обложке иллюстрация ESO/L.Calçada
Самое популярное
