Ученые нашли редчайшую звездную пару, которая неизбежно столкнется и превратится в сверхновую типа Ia. Эта бинарная система, по космическим меркам, находится «по соседству» с нашей звездой. В результате ночное небо озарит гигантская вспышка, в 10 раз ярче Луны, правда, не скоро. Открытие астрономов не только подтвердит давнюю гипотезу, объясняющую появление сверхновых, но и даст ключ к точным измерениям Вселенной.
Сверхновые типа Ia — результат термоядерного взрыва белого карлика, маленькой звезды размером с Землю, но весьма массивной и плотной. Особенность сверхновых этого типа в том, что все они имеют почти одинаковую яркость. Некоторые астрономы называют их «стандартными свечами» — как лампочки с известной мощностью. Если такая «лампочка» вспыхнет в далекой галактике, по ее яркости можно точно вычислить расстояние до объекта. Именно так в 1998 году открыли ускоренное расширение Вселенной. За это открытие трио американских астрофизиков (Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс) получило Нобелевскую премию по физике в 2011-м.
Но тут возникла проблема. Согласно одной из гипотез, большинство сверхновых Ia возникают в системах, состоящих из двух белых карликов. Когда один белый карлик начинает сближаться с соседом и «перетягивать» вещество с более легкого компаньона, он набирает критическую массу и уже не может противостоять собственной гравитации.
В результате объекты сливаются, а их суммарная масса может превысить предел Чандрасекара (примерно 1,4 массы Солнца). Это вызывает резкое повышение температуры и давления в ядре объекта, что запускает цепную термоядерную реакцию. Происходит термоядерный взрыв, который полностью разрушает пару, этот процесс и называют сверхновой типа Ia.
Однако до сих пор астрономы не находили таких пар в непосредственной близости от Солнца, за которыми было бы удобнее наблюдать. Это вызывало сомнения: может, взрываются одиночные карлики, сталкивающиеся с обычными звездами? Или механизм совсем другой? Без реальных примеров все расчеты висели на зыбкой теоретической основе.
Международная команда астрономов под руководством Джеймса Мандея ( James Munday) из Уорикского университета (Великобритания) обнаружила первый в истории «живой» пример такого рода системы недалеко от нашей звезды, где два белых карлика неизбежно превратятся в сверхновую типа Ia. Система WDJ181058.67+311940.94 расположена в нашей Галактике, всего в 150 световых годах от Солнца — по космическим меркам это «по соседству». Открытие сделали с помощью крупнейших наземных оптических телескопов.
Два белых карлика вращаются вокруг общего центра масс на расстоянии в 60 раз меньше, чем дистанция между Землей и Солнцем. Сейчас их орбитальный танец длится 14 часов, но гравитационные волны постепенно сближают их. Через 23 миллиарда лет звезды будут совершать полный оборот всего за 30-40 секунд. В этот момент масса одного карлика достигнет критического значения, и случится взрыв, по мнению ученых, всего за четыре секунды.
Общая масса пары составляет 1,56 солнечной — рекордный показатель для подобных систем. По словам авторов исследования, этого достаточно, чтобы взрыв стал неизбежным.
Согласно компьютерным моделям, взрыв будет необычным. Сначала поверхность более массивного карлика детонирует в точке накопления вещества. Это спровоцирует взрыв в ядре, который выбросит материю во все стороны. Ударная волна достигнет второго карлика, вызвав еще два взрыва. В результате система полностью разрушится, высвободив энергию, в 10²⁷ раз превышающую мощность самой мощной ядерной бомбы.
Несмотря на близость к Земле, угрозы для нашей планеты нет. К моменту взрыва Солнце давно погаснет, а Млечный Путь может столкнуться с галактикой Андромеды. Но для будущих цивилизаций (если они появятся в Млечном Пути) сверхновая станет зрелищем: ее свет на небе затмит Луну в 10 раз, а Юпитер — в 200 000 раз.
Открытие команды Мандея подтвердило гипотезу, что двойные белые карлики — главные «поставщики» сверхновых типа Ia. Подобные бинарные системы, вероятно, достаточно распространены в нашей Галактике. Вполне возможно, что их много рядом с Солнцем.
Результаты исследования представлены в журнале Nature Astronomy.