Вначале этого года астрономы сделали решающий шаг в понимании природы сверхновых звезд типа 1а*. Работы ведущего научного сотрудника Института космических исследований РАН доктора физико-математических наук Марата Гильфанова и его аспиранта из Института астрофизики Общества им. Макса Планка (Германия) Акоша Богдана показали: наиболее вероятная причина их взрывов - слияние двух белых карликов**. Этот вывод исключительно важен для космологии, ибо по таким космическим объектам определяют темп расширения Вселенной. Он базировался на данных, полученных с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории "Chandra" Национального аэрокосмического агентства США, опубликованных Гильфановым и Богданом в журнале "Nature" 18 февраля 2010 г.

Вспышки сверхновых типа 1а астрономы называют "стандартными свечами" - по признаку практически одинаковой светимости. Кроме того, они чрезвычайно ярки, поэтому их можно обнаруживать на больших расстояниях, сравнимых с размером наблюдаемой части Вселенной. Измеряя красные смещения небесных светил и расстояния до них, можно определять скорость ее расширения в разные моменты времени в прошлом. Скажем, на основании таких данных в 1998 г. специалисты сделали вывод о существовании таинственной "темной энергии"***.

Однако до сегодняшних дней механизм вспышек оставался неясным. Практически не вызывало сомнений, что сверхновая типа 1а - результат термоядерного взрыва белого карлика. Называлась и наиболее вероятная причина - превышение критического предела массы, равного -1,4 массы Солнца. Но о том, как именно происходит накопление вещества, приводящее к взрыву, ученые спорят уже более 20 лет.

Рассматривали два сценария. Согласно первому, белый карлик во взаимодействии с обычной звездой постепенно "перетягивает" на себя вещество компаньона (этот процесс называют аккрецией). По схеме второго механизм взрыва запускается слиянием двух "умерших" звезд.

Идея, высказанная и проверенная Гильфановым и Богданом, состоит в том, что эти два подхода можно различить по рентгеновской светимости. Аккрецирующий белый карлик продуцирует мощное рентгеновское излучение в течение почти 10 млн. лет до взрыва. А две движущиеся относительно друг друга звезды, лишенные собственных источников термоядерной энергии, ведут себя "тихо": они почти не излучают ни в одном из диапазонов электромагнитного спектра вплоть до последнего момента перед слияни-

* К сверхновым звездам типа 1а относятся небесные светила, в основе механизма взрыва которых лежит процесс термоядерного синтеза (прим. ред.).

** Белый карлик - остаток "умершей" звезды, в которой прекратились ядерные реакции; его размер примерно в 50 - 100 раз меньше Солнца, а плотность в миллион раз больше (прим. ред.).

*** См.: Загадки темной материи. - Наука в России, 2010, N 1 (прим. ред.).

Составное изображение галактики М31 (Туманность Андромеды). Желтым цветом показано изображение в рентгеновском диапазоне (данные обсерватории "Chandra"), голубым - в оптическом (обзор DSS), красным - в инфракрасном (данные космического телескопа "Spitzer"). На вставке - изображение, полученное "Chandra". Оно покрывает только центральную часть галактики.

ем. Словом, каждый из вариантов предсказывает разную светимость белых карликов - предшественников сверхновых. Исследуя рентгеновское излучение близких галактик и сравнивая с предсказаниями теории, можно определить экспериментально, какой из механизмов работает на самом деле.

Ученые проверили свою гипотезу на примере пяти эллиптических галактик и спиральной Туманности Андромеды (М31). Для этого использовали данные обсерватории "Chandra", а также космического инфракрасного телескопа "Spitzer" (США) и обзора неба в инфракрасном диапазоне. Оказалось: рентгеновская светимость эллиптических галактик в 30 - 50 раз меньше предсказываемой аккреционным сценарием. Поэтому доля сверхновых, взрывающихся по достижении белым карликом критического предела массы в результате "перетягивания" вещества компаньона, не превышает нескольких процентов, а наиболее вероятным источником их вспышек становится слияние двух "умерших" звезд.

Ранее большинство астрономов склонялось в сторону аккреционного сценария чаше всего потому, что систем, состоящих из двух белых карликов, известно немного. Впрочем, причиной может быть не столько их малое количество, сколько сложность наблюдения: ведь они, подчеркнем еще раз, почти не излучают электромагнитные волны. Так что результат проведенного исследования оказался неожиданным и породил ряд новых вопросов.

Выводы Гильфанова и Богдана касались в первую очередь эллиптических галактик, т.е. систем со старым звездным населением. В более молодых, спиральных, где до сих пор идет интенсивное звездообразование, ситуация может отличаться, что требует дальнейшего поиска.

"Стандартность" вспышек естественна при аккреционном развитии событий: белые карлики взрываются при одной и той же массе, равной критической. Сценарий же сливающихся компактных звезд предсказывает разброс масс и, следовательно, параметров вспышек, что, к слову, и наблюдают астрономы. Картина усложнится, если в галактиках разных типов вклады двух сценариев различны. Это надо учитывать при проведении высокоточных космологических измерений с использованием сверхновых звезд типа 1а. Они будут одной из главных задач астрономических проектов наступающего десятилетия.

По сообщению пресс-службы Института космических исследований РАН

Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: