Рождественская сверхновая возникла при встрече нейтронной звезды и астероида - астрономы

30 ноября 2011 года

Так называемая "рождественская" сверхновая 2010 года могла вспыхнуть в ночном небе над Землей в результате столкновения астероида и нейтронной звезды в нашей Галактике или из-за слияния гигантской звезды на последней стадии жизни и сопутствующей ей нейтронной звезды, пишут две группы ученых в статьях, опубликованных в журнале Nature.

Сверхновая GRB 101225A была зафиксирована инструментом BAT на борту орбитальной обсерватории "Свифт" рождественским вечером 25 декабря 2010 года. Вспышка сохраняла свою яркость аномально долгое время - около получаса свечения - и ее спектр в видимой части излучения оставался удивительно "гладким". После этого вспышка угасла, и ее следы исчезли из радиодиапазона.

Источник излучения GRB 101225A сейчас заметен только в инфракрасном диапазоне и находится на большом удалении от известных галактик, крупных звездных скоплений и других небесных объектов. Поэтому происхождение и расстояние до этой рождественской вспышки остаются предметом спора среди астрономов.

НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА-"МЯСОРУБКА"

Группа ученых под руководством Сергио Кампана (Sergio Campana) из обсерватории ди Брера в Милане (Италия) предполагает, что GRB 101225A возникла в результате разрыва небольшого небесного тела из-за действия приливных сил, возникших при приближении к одинокой нейтронной звезде.

Кампана и его коллеги попытались примерить множество различных сценариев для возникновения вспышки с такими параметрами.

По всей видимости, она не могла возникнуть внутри нашей галактики - вспышка произошла за пределами скопления звезд в рукавах Млечного пути и ее физические характеристики не позволяют отнести GRB 101225A к числу магнетаров, "вспыхивающих" звезд или двойных систем, в которых один объект поглощает материю другого.

Энергетическая "бедность" и присутствие оптической компоненты вспышки исключили сценарии взрыва мощной сверхновой на очень большом расстоянии от Земли или "включения" других мощных источников гамма-излучения - блазаров - в центре удаленной галактики.

Затем ученые рассмотрели самые необычные варианты возникновения гамма-всплесков. Наиболее правдоподобным из них оказалась дезинтеграция небольшого небесного тела в непосредственной близости от компактной нейтронной звезды.

По расчетам исследователей, рождественское свечение 2010 года могло быть вызвано разрушением и "перемолкой" останков небольшого небесного тела массой с половину Цереры - самой крупной карликовой планеты (9,43 на 10 в 14-й степени тонн) в поясе астероидов Солнечной системы.

Как объясняют ученые, такой объект распадается на части, превращается в мелкую крошку и образует пояс из пыли при приближении на несколько тысяч километров к нейтронной звезде. Хвост пояса захватывается притяжением звезды-"мясорубки" и падает на ее поверхность, разогреваясь и излучая в гамма-диапазоне.

Если предположения Кампаны и его коллег верны, то такой объект удален от нас на расстояние в 9,8 тысячи световых лет. С другой стороны, появление относительно крупного астероида в непосредственной близости от нейтронной звезды - крайне редкое событие, шансы возникноыения которого исчезающе малы.

НЕОБЫЧНАЯ СМЕРТЬ ДВОЙНОЙ СИСТЕМЫ

Другой научный коллектив под руководством Кристины Тене (Cristina Thone) из института имени Нильса Бора в Копенгагене (Дания) предполагает, что рождественская сверхновая возникла в результате слияния двойной системы из гигантской гелиевой звезды и ее компаньона - нейтронной звезды.

Тене и ее коллеги проанализировали оптический спектр вспышки и вычислили расстояние до предполагаемой сверхновой, красное смещение которого составило 0,3. Затем они оценили температуру материи в таком объекте и обнаружили, что он явно разделен на две части.

Это позволило ученым предположить, что такая структура излучения могла возникнуть в результате слияния и последующего взрыва двойной системы из гелиевого сверхгиганта и нейтронной звезды.

Подобное событие может произойти на последних этапах жизни крупных звезд, исчерпавших запасы водородного горючего. В этом случае большая звезда разрастается до гигантских размеров, и внешняя водородная оболочка светила покрывает его спутницу - нейтронную звезду.

Через некоторое время объединенные светила сбрасывают внешнюю оболочку, после чего гелиевое ядро звезды-гиганта и нейтронная звезда объединяются, и возникает черная дыра или мощный магнитный пульсар - магнетар.

По расчетам ученых, рождение черной дыры или магнетара породит тонкие пучки материи - джеты, которые разогреют облака сброшенного водорода, в результате чего появится излучение в инфракрасном, видимом и рентгеновском диапазонах.

Компьютерные модели слияния нейтронной звезды и ядра гелиевого гиганта хорошо согласуются по большинству параметров с наблюдаемым излучением рождественской сверхновой. С другой стороны, отсутствие родительской галактики значительно уменьшает реалистичность такого сценария.