Сверхновая SNR 0509-67,5, вспыхнувшая несколько сотен лет назад, предоставила первое убедительное подтверждение гипотезы о формировании сверхновых Ia.
Сверхновые Ia возникают в результате взрыва белого карлика – остывающей звезды, которая перестала иметь источник термоядерной энергии и светит только за счёт нагрева. Как это взорваться такая «мертвая» звезда? При достижении массы примерно 1,4 солнечной (предел Чандрасекара) в ней запустится термоядерный взрыв.
Белый карлик может достичь массы, необходимой для взрыва, аккрецируя вещество от своей звездной соседки в двойной системе. Этот процесс существенно сужает диапазон характеристик систем, в которых возможно такое явление. Кроме того, согласно данным наблюдений и компьютерного моделирования, большая часть сверхновых Ia формируется из белых карликов, не достигших предела Чандрасекара.
Исследования, проведенные с использованием расчетов и моделирования, продемонстрировали, что двойной взрыв может быть причиной формирования сверхновых Ia из небольших белых карликов. В этом сценарии белый карлик, состоящий из углерода и кислорода, должен иметь тонкий слой гелия на поверхности. Этот гелий он способен получить, поглотив его у другого объекта в системе – гелиевой звезды или белого карлика, богатого гелием. Такой процесс представляется более доступным, чем увеличение массы до предела Чандрасекара.
Первоначально, в гелиевой оболочке происходит взрыв, вызванный сжатием под воздействием гравитации и одновременным повышением температуры. Образовавшаяся ударная волна сжимает углеродно-кислородный слой, составляющий ядро белого карлика, что приводит ко второму взрыву. Именно он раскалывает звезду, порождая сверхновую типа Ia. Благодаря компьютерному моделированию ученые смогли визуализировать остатки подобного события, и теперь они впервые получили его подтверждение.
SNR 0509-67,5 представляет собой остаток сверхновой, расположенный в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути. Взрыв сверхновой произошел примерно 300-350 лет назад. На основании предыдущих наблюдений исследователи выдвинули гипотезу о том, что белый карлик взорвался, не превысив предел Чандрасекара. В связи с этим авторы нового научного исследования решили провести более детальное изучение этого объекта. Наблюдения осуществлялись с использованием телескопа VLT.
Анализ показал, что остаток SNR 0509-67,5 включает в себя две «оболочки» ионизированного кальция, дополненные слоем серы, что соответствует результатам моделирования. Их структура и характеристики полностью соответствуют сценарию двойного взрыва.
Новые расчеты показывают, что SNR 0509 представляет собой белого карлика с массой, немного превышающей массу Солнца (1,028 солнечных масс). Вокруг него располагается разреженная оболочка, состоящая из гелия, ее масса составляет 0,027 солнечной массы. Эта оболочка и послужила причиной формирования внешнего «пузыря» из кальция. Спустя столетия после взрыва, он существенно увеличился в размерах и теперь находится на расстоянии 6,7 световых лет от центра.
Внутреннее скопление из кальция образовалось в процессе взрыва белого карлика. Его размер составляет 5,6 световых лет. Между слоями кальция, вблизи внешней оболочки, виден слой серы. Яркие точки, зафиксированные на снимках, представляют собой звезды, не связанные с вспышкой сверхновой.
Обнаружение этого факта не исключает возможности образования других сверхновых типа Ia по иным схемам. Как подчеркивают сами авторы исследования столкновении белых карликов оба объекта могут пройти через двойной взрыв, сбросив вещество. Гипотетически такое событие тоже может породить двойной «пузырь» из кальция, хоть у него и будут другие параметры. В общем, пока можно утверждать, что некоторые двойные взрывы белых карликов порождают сверхновые типа Iа.
По всей видимости, белые карлики, обладающие характеристиками, необходимыми для двойного взрыва, формируются достаточно регулярно, чтобы объяснить количество сверхновых типа Ia, которое мы наблюдаем. В статье, посвященной необычному остатку сверхновой SNR 0509 вышла в журнале Nature Astronomy.