Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 29.04.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Первый подтвержденный взрыв звезды Вольфа-Райе

Первый подтвержденный взрыв звезды Вольфа-Райе
shortstoryf

На первый взгляд наше Солнце может показаться довольно внушительным. Оно в 330 тысяч раз массивнее Земли, Солнце содержит около 99.86 процентов всей массы в Солнечной системе, вырабатывает приблизительно 400 триллионов триллионов ватт мощности, поверхностная температура нашего светила около 10000 градусов Цельсия. И все же по сравнению с другими звездами наше Солнце является представителем звезд легкого веса.

Настоящими левиафанами среди звезд по праву считаются звезды Вольфа-Райе, которые более чем в 20 раз массивнее Солнца и по крайней мере в пять раз горячее его. Поскольку эти звезды достаточно редки и часто бывает так, что они скрыты за другими объектами, ученые практически ничего не знают о том, как они формируются, живут и умирают. Но в ближайшее время все может измениться благодаря инновационному обзору неба intermediate Palomar Transient Factory (iPTF). Этот обзор будет использовать вычислительные ресурсы Государственного научного института по исследованиям в области энергетики (National Energy Research Scientific Computing Center, NERSC) и Энергетической научной сетью Energy Sciences Network (ESnet). Контролируют всю эту систему ученые из Ливерморской национальной лаборатории.

Благодаря этому обзору у ученых впервые есть прямое подтверждение того, что звезда Вольфа-Райе, находящаяся от нас на расстоянии в 360 миллионов световых лет в созвездии Волопаса, погибла в сильном взрыве, которые определили как взрыв сверхновой типа IIb. Используя высокоскоростной канал, исследователи из израильского Института Вейцмана обнаружили сверхновую SN 2013cu в течение нескольких часов после взрыва. Воспользовавшись затем помощью различных наземных и космических телескопов, за сверхновой удалось наблюдать приблизительно 5.7 часа, всего же от взрыва на тот момент прошло 15 часов.

«Недавно разработанные методы наблюдений намного совершеннее, они позволяют нам изучать взрывающиеся звезды различными способами, о которых раньше мы могли только мечтать. Сейчас мы наблюдаем сверхновые буквально в реальном времени», — Гал-Ям, астрофизик из отдела физики элементарных частиц в Институте Вейцмана.

«Когда я впервые идентифицировал первый пример сверхновой типа IIb в 1987 году, я мечтал, что когда-нибудь у нас будут прямые доказательства того, как подобные звезды взрываются. Самая свежая новость о них — звезды Вольфа-Райе могут в какой-то мере быть ответственные за рождение этих сверхновых», — Алекс Филлипенко, профессор астрономии из Калифорнийского университета в Беркли.

Призрачные подписи во вспышках света

Некоторые супермассивные звезды становится звезда Вольфа-Райе на заключительных этапах своих жизней. Ученые считают эти звезды интересными и важными, поскольку они обогащают галактики тяжелыми химическими элементами, которые в конечном счете становятся стандартными блоками для планет и жизни на них. Но все звезды, не зависимо от такого, какого они размера, тратят всю свою жизнь на то, чтобы поддерживать процессы цепной реакции превращения атомов водорода в гелий. Чем более массивна звезда, тем больше у нее гравитационная сила, которая значительно ускоряет этот процесс преобразования. Благодаря этому звезда может вырабатывать энергию, которая будет оберегать звезду от коллапса внутрь себя под действием своих же гравитационных сил. Когда водород будет полностью исчерпан, супермассивная звезда начнет перерабатывать еще более тяжелые элементы, такие как углерод, кислород, неон, натрий, магний и многие другие, пока ее ядро полностью не станет состоять из атомов железа. В этот момент, в ядре атомы, а иногда и субатомные частицы, так плотно упакованы друг с другом, что энергия уже не может свободно попадать во внутреннюю структуру звезды. Состояние ядра теперь поддерживается исключительно явлением вырожденного электронного давления — закона квантовой механики, который не разрешать двум электронам занимать одно и то же квантовое состояние.

«Постепенно мы учимся определять, какие виды звезд взрываются и почему, и какие виды элементов они производят. Эти элементы крайне важны для существования жизни. Применительно к нашему существованию, мы выясняем наше звездное происхождение».

Сверхновая SN-2013cu

На этих снимках показана вспышка сверхновой SN-2013cu. На снимке слева от Слоановского цифрового небесного обзора показана галактика UGC 9379 до появления сверхновой, а справа — после (отмечена стрелкой).

Когда ядро будет достаточно массивным, когда даже вырожденное электронное давление не сможет поддерживать существование звезды, оно разрушится. Протоны и электроны в ядре начнут соединяться. выпуская огромное количество энергии и частицы, называемые нейтрино. Это, в свою очередь, приводит в действие взрывную ударную волну, которая свободно проходит через всю звезду со страшной силой вырывая ее вещество в космическое пространство, по мере того, как она взрывается в виде сверхновой. Фаза, при которой звезда становится звездой Вольфа-Райе, стоит сразу перед взрывом сверхновой. Поскольку ядерный синтез замедляется, тяжелые элементы, скопившиеся в ядре, поднимаются к поверхности, образуя мощные звездные ветры, состоящие как раз из этих элементов. Эти ветры выбрасывают огромное количество вещества звезды в космическое пространство, что может полностью скрыть звезду от назойливых объективов телескопов.

«Когда звезда Вольфа-Райе взрывается в виде сверхновой, звездный ветер ее частиц полностью покрывает всю область взрыва, и вся существенная информация об этом событии просто исчезает от нас. Но однажды нам повезло, когда мы обнаружили сверхновую SN 2013cu. Мы смогли наблюдать ее прежде, чем она полностью скроется в облаке своих частиц. Вскоре после того, как она взорвалась, в результате ударной волны появилась ультрафиолетовая вспышка, которая нагрелась и осветила частицы звездного ветра. Условия, которые мы тогда наблюдали, были подобны тем, которые были в тот момент до взрыва».

Прежде чем остатки от взрыва сверхновой настиг звездный ветер, команда iPTF сумела зафиксировать и проанализировать множество спектром излучения сверхновой. В большей степени этому способствовал телескоп имени Кека на Гавайях, который и наблюдал у сверхновой признаки звезды Вольфа-Райе. Спустя 15 часов команда выполнила повторные наблюдения, но уже с помощью космического телескопа Swift. Как оказалось, сверхновая все ще была довольно горяча и сильно светилась в ультрафиолете. В последующие дни к наблюдениям подключились многие телескопы по всему миру для того, чтобы наблюдать момент того, как звезда входит в облако собственного выброшенного вещества. Поскольку наблюдения проводились уже достаточно долго, ученые смогли идентифицировать этот взрыв как сверхновую типа IIb, благодаря выявлению слабого водородного и сильного гелиевого спектра в свете звезды после е охлаждения.

«По целому ряду наблюдений, которые мы провели на телескопе Keck-I, спустя 7 дней мы увидели, как расширяющееся облако осколков сверхновой быстро настигли ионизированный вспышкой ветер, который как раз и продемонстрировал признаки присутствия звезды Вольфа-Райе. Это открытие очень удивило нас, поскольку открыло совершенно новую область для исследований. Благодаря повторению этих исследований у нас появился шанс получить спектр звезд Вольфа-Райе в самых близких к нам галактиках, возможно, на расстояниях до 4 миллионов световых лет. Для сравнения, сверхновая SN 2013cu находится от нас на расстоянии 360 миллионов километров, что почти в сто раз больше. А благодаря тому, что мы смогли поймать звезду довольно рано, когда ультрафиолетовая вспышка осветила частицы звездного ветра звезды-прародителя, мы смогли получить несколько спектров излучения. В идеале, мы хотели бы повторить эти эксперименты еще несколько раз, чтобы получить хоть какую-то статистику, не только для звезд Вольфа-Райе, но и других типов».

Телескоп имени Самуэля Ошина

Телескоп имени Самуэля Ошина в Паломарской обсерватории. Источник: Iair Arcavi, Weizmann Instiute of Science

С февраля 2014 по программе обзора iPTF 48-дюймовый Телескоп имени Самуэля Ошина в Паломарской обсерватории просматривает небо в автоматическом режиме. Как только определенный цикл наблюдений закончен, данные начинают свое путешествие на расстояние в 650 километров в центр NERSC в Окленде по высокоэффективным беспроводным сетям ESnet. В NERCS компьютер обрабатывает полученную информацию. идентифицирует нужные события, и, по мере важности, информирует о них ученых со всего мира.

Предшественником этого обзора является программа Palomar Transient Factory (PTF), разработанная в 2008 году. Она была создана для систематического картирования неба при помощи все той же Паломарской обсерватории. В прошлом году ученые сумели модернизировать технологии, что позволило перейти к обзору iPTF. В процессе этого были улучшены вычислительные мощности и аппаратные средства хранения данных. Так же были улучшены машинные алгоритмы анализа данных и была включена поддержка Слоановского цифрового обзора неба 3 (Sloan Digital Star Survey III) в плане получения каталогов об изученных звездах и галактиках. Таким образом iPTF научился сортировать, например, известные переменные звезды, которые можно принять за вспышки сверхновых. Была даже введена программа анализа траекторий астероидов, которая так же отсеивает из наблюдений различные околоземные объекты.

По информации Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google