Особливий клас наднових вирізняється аномальною яскравістю, оскільки ударна хвиля після вибуху взаємодіє з густою оболонкою газу навколо зорі. Нове дослідження шляхом моделювання показало, що такий кокон може утворюватися під час обміну речовиною між компонентами подвійної зоряної системи незадовго до вибуху.
Загадка яскравих вибухів
Коли масивна зоря вичерпує запаси термоядерного палива, її ядро колапсує під дією власної гравітації. У багатьох випадках зовнішні шари зорі при цьому викидаються вибухом наднової, а на місці ядра залишається нейтронна зоря або чорна діра.
У випадку взаємодіючих наднових вибухова хвиля додатково стикається з речовиною, що раніше була викинута в околиці системи. Кінетична енергія зіткнення перетворюється на випромінювання, і спалах стає значно яскравішим. Походження цієї газопилової оболонки залишалося нез’ясованим протягом десятиліть.
Переповнення порожнини Роша
Більшість масивних зір існує у подвійних системах, зв’язаних гравітацією. На пізніх етапах еволюції один із партнерів перетворюється на червоного гіганта і може збільшитися в сотні або навіть тисячі разів у порівнянні з початковим розміром.
Якщо така зоря заповнює свою порожнину Роша, тобто гравітаційну область, де його тяжіння переважає над тяжінням партнера, речовина з поверхні починає перетікати через внутрішню точку Лагранжа до зорі-компаньйона. Партнер здатен захопити лише частину цього потоку. Решта речовини залишає систему або накопичується навколо обох зір, формуючи щільну навколозоряну газову оболонку. Саме такий кокон, за результатами нового моделювання, може стати джерелом аномально яскравого випромінювання під час вибуху наднової.
Питання часу
Група дослідників з Інституту астрономії та астрофізики Академії Синіка (ASIAA) провела сотні комп’ютерних симуляцій перенесення маси у подвійних системах, повідомляє Space.com. Виявилося, що для виникнення взаємодіючої наднової критичне значення має момент початку цього процесу.
Якщо перетікання речовини відбувається надто рано, за мільйони років до фінального колапсу, кокон встигає розсіятися у навколишньому просторі. Щоб оболонка залишалася достатньо щільною для зіткнення з ударною хвилею, обмін має розпочатися лише за кілька тисяч років до вибуху наднової.
Визначальна роль партнера
За результатами симуляцій, саме наявність другого об’єкта в системі визначає і хід зоряної еволюції, і характер фінального вибуху. Робота опублікована 30 червня в рецензованому журналі The Astrophysical Journal Letters.
Для порівняння, одиночна масивна зоря може втратити значну частину оболонки через зоряний вітер, але цей процес розтягується на мільйони років і не створює щільного кокона поблизу. Саме гравітаційна взаємодія з партнером стискає викинуту речовину в компактну структуру, яка і стає «мішенню» для ударного фронту наднової. Чисельне моделювання наочно продемонструвало прямий зв’язок між часом перетікання маси в подвійній системі та формуванням взаємодіючої наднової.
