Дві групи астрономів не домовилися про природу наднових

Група І Цао (Yi Cao) з Каліфорнійського технологічного університету поспостерігала, як наднова типу Ia спалахує, коли білий карлик запозичує достатньо речовини від сусідньої звичайної зірки. У той же час група Роба Оллінга (Rob Olling) з Мерілендського університету не виявила ніяких слідів таких зірок-компаньйонів в околицях відразу трьох інших наднових цього типу, а причиною їх вибухів вважає злиття з іншими білими карликами. Відповідні роботи вийшли в журналі, з їх коротким викладом можна ознайомитися на Ars Technica.

І Цао спільно з колегами аналізував дані космічного телескопа Swift, отримані 2-3 травня 2014 року, коли до околиць Землі дійшло світло від спалаху наднової типу Ia, що вибухнула в 306 мільйонах світлових років від нас. Згідно з цими даними, відразу після вибуху з її околиці виходило сильне ультрафіолетове випромінювання, яке потім швидко почало вбивати. Це перший випадок виявлення такого сильного УФ-випромінювання від місця спалаху подібного об'єкта. Група Цао припускає, що воно викликане взаємодією ударної хвилі від вибухнув білого карлика з залишками розташованої поруч з ним звичайної зірки. Згідно з дослідниками, саме з неї гравітація карлика поступово витягувала речовину, поки він не досяг граничної для нього маси (межа Чандрасекара, ауд 1,4 мас Сонця) і не вибухнув. УФ-випромінювання в такому сценарії було викликано поглинанням ударної хвилі залишками звичайної зірки і вторинним випромінюванням від цих залишків.

Оллінг і співавтори аналізують картину трьох вибухів наднових того ж типу, знятих космічним телескопом «Кеплер». Як вони відзначають, у разі зіткнення вибухової хвилі зі звичайною зіркою-компаньйоном існуючі теоретичні моделі пророкують раптове збільшення яскравості випромінювання з району спалаху, потім змінюється вбиванням протягом декількох годин або днів. Однак ніяких слідів такого коливання яскравості в околицях наднової після вибуху у всіх трьох випадках їм виявити не вдалося. Через що група Оллінга робить висновок, що ці три вибухи сталися без звичайної зірки-компаньйона. Це означає, що донором маси в даному випадку були не звичайні зірки, а інші білі карлики або гелієві зірки.

Достовірно відомо, що спалахи наднових типу Ia відбуваються на місці, де до того був білий карлик. Однак існує два альтернативних сценарії того, як саме подібний об'єкт може перетворитися на наднову. Згідно з першим, гравітація білого карлика поступово відтягує речовину від сусідньої звичайної зірки. З часом карлик перевищує межу Чандрасекара, що призводить до його вибуху. Згідно з другим сценарієм, вибух також відбувається в подвійній системі, проте другим її компонентом вважається другий білий карлик або інший компактний об'єкт, наприклад гелієва зірка.

Різні групи астрономів протягом десятиліть намагаються обґрунтувати то одну, то іншу модель або третій варіант, коли частина наднових типу Ia утворюється парою білих карликів, а інша частина - запозиченням речовини білим карликом у однієї звичайної зірки-сусіда. Однак і при такому підході до проблеми залишалося неясним, який саме сценарій дає найбільша кількість подібних об'єктів. На сьогоднішній день однозначної переваги немає ні в однієї точки зору на це питання. Так, якщо раніше вважалося, що злиття двох білих карликів - надзвичайно рідкісна подія, і тому не може забезпечити більшість спалахів таких наднових, то більш нові дані, навпаки, вказують, що частка подвійних білих карликів приблизно 15 на 4 000 з усіх систем з такого роду об'єктами. За розрахунками це означає, що в нашій Галактиці за цим сценарієм повинна вибухати одна наднова Ia в століття, що якраз збігається з спостережуваною частотою таких подій.

З іншого боку, сценарій «білий карлик-звичайна зірка» останнім часом став оцінюватися як досить рідкісний, що відповідає не більше ніж за п'яту частину таких подій. До того ж спостереження рентгенівського телескопа «Чандра» майже не виявили рентгенівського випромінювання, яке могло б виникати при поглинанні матеріалу звичайних зірок такими білими карликами. Правда, оцінити сценарій одиночного білого карлика як рідкісний заважає та обставина, що при злитті двох білих карликів їх маса може істотно перевищити межу Чандрасекара, тобто світність подальшого спалаху наднової повинна бути істотно вище стандартної. Тим не менш на сьогодні наднові типу Ia оцінюються як «стандартні свічки» космології, і лише деякі з них можна впевнено віднести до об'єктів з аномально високою яскравістю. Поки не цілком зрозуміло, як це може поєднуватися з ідеями про те, що основна частина таких спалахів пояснюється злиттями подвійних білих карликів. У цьому сенсі спостереження, подібні проведеним групами Цао і Оллінга, мають велике значення, оскільки допомагають зрозуміти реальну кількісну картину того, наскільки часто формування наднової йде за одним з цих двох сценаріїв.

Розуміння природи перетворення білих карликів на наднову типу Ia вкрай важливе для сучасної астрономії. Оскільки вибухи цих об'єктів практично завжди відбуваються при одній і тій же масі, порівнюючи їх яскравість можна точно визначати відстані до досить віддалених об'єктів. І саме спостереження за такими спалахами призвели до відкриття прискореного розширення Всесвіту наприкінці минулого століття, після якого в науковому співтоваристві утвердилася сучасна космологічна модель і уявлення про темну енергію.