Гавайский телескоп CFHT помог ученым найти древние "супер-сверхновые"
31 октября 2012 года
Астрономы обнаружили на снимках, полученных гавайским телескопом CFHT в 2005-2008 годах, следы вспышек двух рекордно далеких сверхновых, которые относятся к теоретически предсказанному классу так называемых парно-нестабильных сверхновых, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Считается, что парно-нестабильные сверхновые возникали на ранних этапах жизни Вселенной в результате взрывов первых светил, целиком состоящих из водорода и гелия. Они были значительно тяжелее современных звезд-"тяжеловесов" - такие светила были в 200-300 раз тяжелее нашего Солнца.
Необычный химический состав их недр обуславливал особый сценарий их смерти. Когда ранние звезды исчерпывали запасы водорода, в их центре возникало ядро из ионов кислорода. При достаточно высокой температуре атомы кислорода начинают поглощать фотоны, вырабатываемые в ядре пожилого светила, и превращать их в пару из двух других частиц - положительно заряженного позитрона и его антипода-электрона.
Благодаря этому общее давление фотонов - сила, уравновешивающая гравитационное сжатие светила - резко падает, в результате чего звезда начинает сжиматься и еще больше нагреваться. Это усиливает реакцию образования пар частиц из фотонов, в результате чего звезда превращается в огромную термоядерную бомбу. В организации этого взрыва задействована вся материя звезды, и поэтому мощность парно-нестабильной сверхновой на несколько порядков превышает силу взрыва обычной звезды аналогичной массы.
Группа астрономов под руководством Джеффа Кука (Jeff Cooke) из Технологического университета Суинберн в городе Мельбурн (Австралия) обнаружила две таких сверхновых, анализируя снимки, полученные гавайским телескопом CFHT с 2005 по 2008 годы.
Как отмечают исследователи, поиск и обнаружение парно-нестабильных сверхновых крайне затруднен тем, что подобные вспышки могли происходить лишь в юности Вселенной. Даже самые чувствительные телескопы не способны улавливать световое "эхо" от таких сверхновых, так как лишь небольшая часть их света может достичь Земли за несколько миллиардов лет путешествия по космосу.
Кук и его коллеги смогли обойти эту проблему при помощи специальной компьютерной программы, которая анализирует набор снимков ночного неба, выделяет на них источники света с большим красным смещением и отслеживает то, как меняется их яркость и спектр по мере наблюдений. Затем программа сравнивает график светимости с тем, как должны светиться останки древних сверхновых, и отмечает на снимках те объекты, которые больше всего похожи на них.
На снимках телескопа CFHT ученые обнаружили сразу две сверхновых, вспыхнувших в далеком прошлом нашей Галактики - SN 2213 в созвездии Водолея и SN 1000 в созвездии Секстанта. Судя по красному смещению их излучения, первая сверхновая вспыхнула примерно 10,4 миллиарда лет назад, через 3,27 миллиарда лет после Большого Взрыва, а SN 1000 - еще раньше, 1,62 миллиарда лет после рождения Вселенной.
Как утверждают астрономы, во время этих вспышек выделилось как минимум 10 в 44 степени джоулей энергии в виде ультрафиолетового излучения и других видов электромагнитных волн. По расчетам ученых, такое количество энергии могло выделиться только при взрыве звезды, чья масса в 200-250 раз превышает вес Солнца.
Кук и его коллеги полагают, что этот набор фактов позволяет объявить SN 2213 и SN 1000 первыми парно-нестабильными сверхновыми, вспыхнувшими в далекой юности Вселенной. Их ближайшим конкурентом на эту роль является сверхновая SN 2007bi, открытая в 2007 году. Небольшая масса звезды-прародителя и неясности в механизме формирования этой сверхновой стали причиной того, что многие астрономы считают ее обычной сверхновой типа II, взрыв которой был усилен вращающейся вокруг нее нейтронной звездой.