Вперше астрономи спостерігали в реальному часі драматичний кінець життя червоного надгіганта, слідкуючи за швидким самознищенням масивної зорі та її передсмертною агонією, перш ніж вона утворила наднову типу II.
За допомогою двох телескопів, встановлених на Гаваях, — Pan-STARRS Інституту астрономії Гавайського університету (гора Халеакала на о. Мауї) та обсерваторії імені Кека (Маунакеа на о. Гаваї) — група дослідників, яка виконувала огляд швидкозмінних явищ під назвою «Експеримент молодих наднових» (Young Supernova Experiment, YSE), спостерігала червоний надгігант під час останніх 130 днів існування цієї зорі та її вибух.
«Це прорив у нашому розумінні того, що відбувається з масивними зорями за мить перед смертю», — сказав Вінн Джейкобсон-Ґалан (Wynn Jacobson-Galán), науковий співробітник Каліфорнійського університету в Берклі та провідний автор дослідження. «Ніколи раніше астрономи прямо не спостерігали активні явища в червоної зорі-надгіганта перед її спалахом як звичайної наднової типу II. Ми вперше спостерігали вибух червоної зорі надгіганта!»
Приречену на смерть масивну зорю вперше виявили влітку 2020 року за допомогою Pan-STARRS — вона випромінювала величезну кількість світла. Через кілька місяців, восени 2020 року, небо освітила наднова.
Знімок наднової 2020tlf. Фото з сайту https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac3f3a.
Наукова група швидко зареєструвала потужний спалах і отримала перший спектр від вибуху зорі (це явище отримало назву наднова 2020tlf чи SN 2020tlf) за допомогою спектрометра низької роздільної здатності (Low Resolution Imaging Spectrometer, LRIS) обсерваторії Кека. Отримані дані прямо вказували на існування довкола зорі речовини з великою густиною, яка була біля неї під час вибуху. Ймовірно, це той самий газ, зареєстрований за допомогою Pan-STARRS на початку літа, який викидала червона зоря-надгігант.
«Обсерваторія Кека відіграла важливу роль, щоб надати прямі докази того, коли масивна зоря породила явище наднової», — сказала старший автор дослідження Рафаелла Марґутті (Raffaella Margutti), доцент астрономії в Каліфорнійському університеті в Берклі. «Це все одно, що спостерігати за бомбою уповільненої дії. Ми ніколи не підтверджували такої сильної активності червоного надгіганта під час його загибелі. Тут ми бачимо, що зоря спричиняє таке випромінювання, а потім руйнується і “догорає” досі».
Наукова група спостерігала SN 2020tlf після вибуху. На підставі даних, отриманих в обсерваторії Кека за домомогою спектрографів DEIMOS (DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph) та NIRS (Near Infrared Echellette Spectrograph), дослідники встановили, що SN 2020 tlf спалахнула в галактиці NGC 5731. Вона лежить від Землі на відстані близько 120 мільйонів світлових років. Червона зоря-надгігант, що породила наднову, була в 10 разів масивніша, ніж Сонце.
Відкриття суперечить попереднім уявленням про те, як червоні надгіганти еволюціонують перед самим вибухом. До цього всі червоні надгіганти, які астрономи спостерігали перед вибухом, були відносно спокійними: вони не виявляли ознак сильних вивержень або світлового випромінювання, як це спостерігалося до SN 2020tlf. Однак це виявлення яскравого випромінювання, що надходить від червоного надгіганта в останній рік перед вибухом, свідчить — принаймні в деяких з цих зір мають відбуватися значні зміни у їхній внутрішній структурі. Ці зміни потім призводять до бурхливих викидів газу із зорі ще до того моменту, коли вона колапсує.
Марґутті та Джейкобсон-Ґалан виконали більшу частину дослідження під час перебування в Північно-Західному університеті, при цьому Марґутті працювала доцентом фізики та астрономії і була співробітником CIERA (Centerfor Interdisciplinary Exploration and Researchin Astrophysics, Центр міждисциплінарних та астрофізичних досліджень), а Джейкобсон-Ґалан був аспірантом.
Відкриття науковців прокладає шлях для досліджень швидкоплинних явищ, таких як YSE. Ідеться про пошук світлового випромінювання від червоних надгігантів і збір додаткових доказів того, що така поведінка може сигналізувати про неминучу загибель масивної зорі й появу наднової.
«Я найбільше схвильований усіма новими “невідомими”, які були виявлені завдяки цьому відкриттю», — сказав Джейкобсон-Ґалан. «Виявлення більшої кількості подій, як-от SN 2020tlf, суттєво вплине на розуміння останніх місяців еволюції зорі. Це об’єднує спостерігачів і теоретиків у пошуках розгадки таємниці того, як масивні зорі поводять себе в останні моменти свого життя».
Результати науковців оприлюднив The Astrophysical Journal.
За інф. з сайтів https://phys.org та https://iopscience.iop.org підготував Іван Крячко
