Тайна сверхновых, бедных водородом, раскрыта

Взрыв сверхновой обычно такой мощный, что сияет так же ярко, как целая галактика. Эти звезды обычно богаты водородом. Однако существуют и бедные водородом сверхновые, которые озадачивают астрономов.

Изображение из открытых источников

Существует гораздо больше сверхновых с низким содержанием водорода, чем могут объяснить нынешние модели. До сих пор исследователям не удалось идентифицировать звезды-прародители. Как будто эти сверхновые появились из ниоткуда.
Вместе с Марией Драут из Университета Торонто астроном Ильва Гетберг разгадал эту тайну космологии. Сверхновая звезда с низким содержанием водорода возникает, когда взрывается звезда, которая, должно быть, потеряла свою богатую водородом оболочку. Это происходит естественным образом у трети всех массивных звезд, когда оболочка срывается двойной звездой.
Звезды, которые искали Драут и Гетберг, оказались парными. Подобные двойные звездные образования не являются чем-то новым в астрономии. Самая яркая звезда Сириус А и ее слабая звезда-компаньон Сириус Б принадлежат к такой двойной системе.
В двойной звездной системе звезды вращаются вокруг друг друга до тех пор, пока толстая, богатая водородом оболочка более массивной звезды не расширится. Тогда звезда-компаньон может притянуть богатую водородом оболочку своего старшего брата и, так сказать, высосать ее. Остаётся компактное гелиевое ядро, которое примерно в 2–8 раз тяжелее Солнца и в 10 раз горячее, чем его поверхность. Такие звезды раньше не наблюдались.

Звезда отделяется от бинарного компаньона. Изображение: ESOL Calçada Kornmesser de Mink
Но были найдены так называемые звезды Вольфа-Райе. Они также состоят только из ядра гелия, но имеют от 10 до 265 солнечных масс. Это делает их слишком тяжелыми, чтобы их можно было рассматривать как сверхновые с низким содержанием водорода. Другие не имеют достаточной массы, чтобы соответствовать критериям.
До исследования Гетберга и Драута была найдена только одна звезда, которая соответствовала ожидаемым критериям по массе и составу. Но звезды, которые развиваются таким образом, имеют настолько долгую продолжительность жизни, что многие из них должны быть разбросаны по всей наблюдаемой Вселенной.
Так неужели исследователи просто не заметили звезды? Похоже на то. Используя УФ-фотометрию и оптическую спектроскопию, они определили популяцию из 25 звезд, что соответствует ожиданиям для гелиевых звезд средней массы. Звезды расположены в двух хорошо изученных соседних галактиках — Большом и Малом Магеллановом Облаке.
Спектр свечения этих звезд говорит о том, что внешние слои удаляются. Они также имеют сильные гелиевые признаки. И то, и другое указывает на то, что эти звезды могут быть предшественниками бедных водородом сверхновых.
Эта работа позволила найти недостающую популяцию гелиевых звезд промежуточной массы, которые, по прогнозам, являются прародителями бедных водородом сверхновых. Эти звезды существовали всегда, и, вероятно, их гораздо больше.
Исследование было опубликовано в журнале Science.