Когда звезды умирают, они не умирают тихо, а предпочитают уйти с треском! Это известно как сверхновая, которая возникает, когда звезда израсходовала все свое топливо и подвергается гравитационному коллапсу. При этом внешние слои звезды будут взорваны мощным взрывом, видимым с расстояния в миллиарды световых лет. На протяжении десятилетий НАСА наблюдало за галактиками за пределами Млечного Пути и обнаружило появление множества сверхновых.
Например, за последние 20 лет Космический телескоп Хаббла наблюдал за галактикой NGC 5468 - промежуточной спиральной галактикой, расположенной примерно в 130 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. За это время эта галактика пережила 5 сверхновых и, благодаря ее ориентации (перпендикулярной нашей), астрономы смогли изучить эту галактику и ее сверхновые в великолепных деталях.
В некоторых случаях звезды испытывают сверхновую в конце своей жизни, когда они израсходовали весь свой водород и гелиевое топливо, известное как сверхновая типа II. В зависимости от массы звезды она оставит после себя остаток, известный как нейтронная звезда или черная дыра. Однако астрономы обнаружили, что в большинстве случаев звезды превращаются в сверхновые в результате «перекачивания» материала их двойным спутником.
Впечатление художника от сверхновой звезды II типа. Предоставлено: ESO.
Этот сценарий, известный как сверхновая типа I, произойдет, когда одна из двойной пары уже станет сверхновой и станет нейтронной звездой или черной дырой. Когда звезда-компаньон покидает свою главную последовательность и расширяется, чтобы стать Красным Гигантом, гравитационная сила белого карлика / компаньона черной дыры начнет откачивать материал с поверхности Красного Гиганта и втягивать его в диск, который медленно срастается с ним.
Со временем звезда Красный Гигант потеряет больше массы для своего компаньона, чем она способна поддерживать, что вызовет безудержный ядерный синтез в ее ядре, который запустит процесс сверхновой. В обоих случаях взрыв приведет к появлению очень яркого объекта, который временно будет светить так же ярко, как и вся галактика, в которой он находится.
В случае NGC 5468 оба типа сверхновых наблюдались в течение последних 20 лет, включая SN 1999cp, SN 2002cr, SN2002ed, SN2005P и SN2018dfg. Благодаря ориентации галактики относительно нас, астрономы смогли обнаружить каждый из ярких объектов, образовавшихся в результате этих пяти сверхновых, в тот момент, когда они стали видимыми.
Наблюдение сверхновых в другой галактике поднимает важный вопрос. Как часто звезды становятся сверхновыми в Млечном Пути и что влияет на скорость, с которой звезды галактики становятся сверхновыми? Достаточно сказать, что в Млечном Пути не так много сверхновых, по крайней мере, таких, которые наши астрономы могли наблюдать. Фактически, последний раз, когда кто-либо видел сверхновую в небе, закончился. 400 лет назад !
Сверхновая типа Ia возникает, когда белый карлик накапливает материал от звезды-компаньона до тех пор, пока он не превысит предел Чандрасекара, и взрывается. Предоставлено: NASA / CXC / M. Вайс
Одним из свидетелей этого события был знаменитый астроном Иоганн Кеплер. 9 октября 1604 года он заметил яркий объект в небе из своей обсерватории в Праге и неустанно наблюдал за ним, пока он не исчез из поля зрения два года спустя. Его наблюдения были записаны в трактате под названием De Stella Nova в Pede Serpentarii ('Новая звезда в ноге укротителя змей«), Выпущенный в 1606 году.
В дальнейшем известный как Сверхновая Кеплера (или звезды Кеплера), появление этого яркого объекта послужит подкреплением аргументации Галилео в пользу гелиоцентрическая модель . Однако он также стоит особняком как самый последний пример сверхновой, наблюдаемой в нашей галактике. С тех пор недалеко от дома произошла только одна сверхновая, это случилось в 1987 году.
Это событие, известное как SN 1987A, было сверхновой типа II, которое произошло в Большое Магелланово Облако , карликовая галактика, расположенная на расстоянии почти 168 000 световых лет от Земли. Отчасти проблема связана с перспективой. Может сложиться впечатление, что наблюдать сверхновые в нашей галактике проще, чем обнаружить их в далеких галактиках, но они ошибаются.
Наблюдать за сверхновой в нашей галактике труднее по той же причине, по которой астрономам труднее определить истинный размер и плотность Млечного Пути. Короче, внутри были все! Поскольку мы находимся в диске Млечного Пути, астрономам трудно увидеть множество звезд, которые также называют своим домом диск галактики.
Остаток сверхновой звезды Кеплера, наблюдаемый рентгеновской обсерваторией НАСА Чандра. Предоставлено: NASA / CXC / NCSU / M.Burkey.
Те звезды, которые ярче и ближе к Солнечной системе, имеют тенденцию заслонять более слабые и более удаленные. Кроме того, выпуклость в центре Млечного Пути мешает нам вообще видеть то, что находится на другой стороне галактики. Поэтому гораздо сложнее получить точную оценку нашей собственной галактики и того, что в ней происходит.
К счастью, еще в 2006 году международная команда во главе с Институт внеземной физики Макса Планка использовали данные Европейского космического агентства Интегральный спутник чтобы вычислить, как часто случаются сверхновые. Основываясь на своем анализе, они определили, что массивная звезда взрывается примерно один раз. каждые 50 лет в среднем по Млечному Пути.
Другими словами, NGC 5468 переживает за 20 лет то, что Млечному Пути требуется 250 лет (то есть в двенадцать с половиной раз). Невозможно не чувствовать себя немного смущенным этим фактом. К счастью, у ученых есть довольно хорошее представление о том, когда произойдет следующая сверхновая в нашей галактике - тройной звездной системе, расположенной в 8000 световых лет от Земли.
Эта звездная система официально обозначена 2XMM J160050.7-514245 но получил прозвище «Апеп» астрономами (в честь египетского божества-змея). Поскольку эта система является примером быстро вращающейся звезды Вольфа-Райе, состоящей из большой звезды с двумя спутниками, окруженной массивным пылевым колесом, ожидается, что она будет производить длительный гамма-всплеск (GRB), когда он подвергается гравитационному коллапсу.
Когда через несколько сотен тысяч лет звездная система станет сверхновой, это станет важным событием по двум причинам. Мало того, что это будет первый GBR в нашей галактике, наблюдаемый астрономами, он также будет виден достаточно долго, чтобы астрономы могли его изучить. Будем надеяться, что к тому времени человечество или какое-то его ответвление будет рядом, чтобы оценить это.
Как всегда, наблюдения других галактик во Вселенной больше говорят нам о галактике, в которой мы живем. Пока не наступит день, когда мы сможем выйти за пределы нашей галактики и оглянуться на нее, мы будем вынуждены лучше почувствовать наше окружение таким образом.
Дальнейшее чтение: НАСА