Ris.1. Nablyudeniya opticheskogo izlucheniya ot sverhnovoi SN2005gj, vypolnennye gruppoi Kerri Trandl na Ochen' bol'shom teleskope (a konkretno, na teleskope K'yuen; na foto vtoroi sleva), raspolozhennom vChili na gore Paranal, pokazali, chto goluboi sverhgigant mozhet vzorvat'sya kak sverhnovaya, minuya stadiyu zvezdy Vol'faRaie. Foto s saita Evropeiskoi Yuzhnoi Observatorii (www.eso.org)

Vpervye naideny nablyudatel'nye svidetel'stva togo, chto golubye sverhgiganty mogut byt' pryamymi predshestvennikami sverhnovyh zvezd. Nablyudeniya sverhnovoi SN2005gj pozvolili zaglyanut' v ee proshloe i ustanovit', kakoi zvezdoi ona byla dovzryva. Etot rezul'tat protivorechit sushestvuyushei teorii zvezdnoi evolyucii i mozhet potrebovat' ee chastichnogo peresmotra.

Vspyshka sverhnovoi odin iz samyh moshnyh vzryvnyh processov vprirode. Ona nablyudaetsya kak vnezapnoe uvelichenie bleska zvezdy vmilliard i bolee raz. Privspyshke sverhnovaya svetit prakticheski tak zhe, kak celaya galaktika. Esli vspektre sverhnovoi net linii izlucheniya vodoroda, to ei prisvaivaetsya tipI, a esli linii est' to tipII.

Teoriya zvezdnoi evolyucii predskazyvaet, chto vspyshka sverhnovoi tipaII eto zaklyuchitel'nyi etap zhizni massivnoi zvezdy, massa kotoroi prevyshaet desyat' solnechnyh. Soglasno sovremennoi teorii, naetom etape proishodit katastroficheski bystroe szhatie yadra zvezdy, sostoyashego iz atomov zheleza, i posleduyushii otskok padayushei na yadro vneshnei obolochki, vkotoroi sohranilsya vodorod. Udarnaya volna, kotoraya obrazuetsya priotskoke obolochki, nagrevaet ee i vyzyvaet stol' sil'noe uvelichenie bleska zvezdy.

Chtoby vzorvat'sya kak sverhnovaya, massivnaya zvezda dolzhna proiti neskol'ko stadii, vtechenie kotoryh vodorod vyadre zvezdy postepenno vygoraet i prevrashaetsya vgelii, zatem vuglerod, kislorod i dalee dozheleza. Teoriya zvezdnoi evolyucii govorit, chto vkonce zhizni takaya zvezda prohodit stadiyu golubogo sverhgiganta, zatem ona stanovitsya zvezdoi Vol'faRaie, i tol'ko potom proishodit vzryv. Teoriya i nablyudeniya pokazyvayut, chto razlichiya mezhdu dvumya pervymi stadiyami znachitel'ny. Na stadii golubogo sverhgiganta vyadre zvezdy eshe gorit vodorod, asil'nyi zvezdnyi veter unosit obolochku. Prodolzhitel'nost' etogo perioda poryadka sta tysyach let ochen' mala posravneniyu sovremenem zhizni zvezd. Posle etogo gorenie vodoroda vyadre prekrashaetsya, izvezda predstavlyaet soboi pochti polnost'yu obnazhennoe gelievoe, uglerodnoe ili azotnoe yadro zvezdu Vol'faRaie.

Nablyudeniya opticheskogo izlucheniya ot sverhnovoi SN2005gj byli vypolneny komandoi evropeiskih astronomov voglave sKerri Trandl (Carrie Trundle) na Ochen' bol'shom teleskope (Very Large Telescope, VLT; sm. ris.1). Oni pokazali, chto eta posledovatel'nost' mozhet byt' narushena: goluboi sverhgigant, minuya stadiyu zvezdy Vol'faRaie, mozhet vzorvat'sya kak sverhnovaya, chto ne soglasuetsya ssushestvuyushei teoriei zvezdnoi evolyucii.

Sverhnovaya SN2005gj byla otkryta v sozvezdii Kita 26sentyabrya 2005goda na 2,5-metrovom teleskope Observatorii Apachi (Apache Point Observatory) vN'yu-Meksiko, SShA. Otkrytie bylo sdelano bol'shoi komandoi uchenyh, rabotayushih poprogramme Sloanovskogo cifrovogo obzora neba (SDSS). Bukvy gj vnazvanii zvezdy oznachayut ee poryadkovyi nomer: pervaya sverhnovaya, otkrytaya v2005godu nosila bukvy aa, vtoraya ab i tak dalee. Soglasno etomu pravilu, SN2005gj dolzhna byt' 176-isverhnovoi, otkrytoi v2005godu.

Zvezda-predshestvennik (tak nazyvaemaya predsverhnovaya) sverhnovoi SN2005gj vzorvalas' 22sentyabrya 2005goda. Nablyudeniya naVLT byli provedeny na 86-i i 374-iden' posle vzryva. Otlichitel'noi osobennost'yu etih nablyudenii stalo vysokoe spektral'noe razreshenie do 4,56km/sek, chto vsto raz luchshe, chem predydushie nablyudeniya etoi sverhnovoi, vypolnennye drugoi komandoi pod rukovodstvom Grega Olderinga (Greg Aldering).

Spektral'noe razreshenie eto sposobnost' razlichat' blizkie pochastote signaly. Esli raznye chasti obolochki sverhnovoi (ili lyuboi drugoi zvezdy) dvizhutsya sraznoi skorost'yu, to my budem nablyudat' izmenenie chastoty izlucheniya, proporcional'noe skorosti (effekt Doplera). Chem luchshe spektral'noe razreshenie, tem bolee melkie izmeneniya skorosti veshestva my mozhem izuchat', tem bolee tochno my znaem, skakoi skorost'yu dvizhetsya veshestvo i nakakoi chastote ono izluchaet. Gruppa Trandl sposobna uvidet' izmeneniya skorosti veshestva dazhe v5km/sek, agruppe Olderinga, takzhe nablyudavshei etu sverhnovuyu, no imevshei vsto raz hudshee spektral'noe razreshenie, dostupny byli tol'ko rezkie skachki skorosti bolee 500km/sek.

Spektry sverhnovoi SN2005gj, poluchennye gruppoi Trandl, pokazany na ris.2, gde vidno izluchenie vliniyah vodoroda (HαiHγ), atakzhe izluchenie vdrugih liniyah, vozmozhno kal'ciya (CaII) i kisloroda (OI). Yarkaya i uzkaya liniya Hα sostoit iz neskol'kih chastei, proishozhdenie kotoryh izvestno po teoreticheskim raschetam (sm. podrobnosti nizhe melkim shriftom). Osnovnoe vetom spektre vneshnii vid (profil') uzkoi chasti liniiHα, pokazannoi na ris.2a krasnoi strelkoi. On govorit nam otom, kakoi zvezdoi byla sverhnovaya dovzryva i kakoi gaz ee okruzhal. Glavnaya osobennost' profilya etoi linii nalichie dvuh pikov poglosheniya vspektre (dve yamki sleva ot pika izlucheniya na ris.2b, gde eta liniya pokazana vkrupnom masshtabe). Takaya forma linii vspektre sverhnovoi obnaruzhena vpervye za vsyu istoriyu nablyudeniya etogo tipa zvezd! Chtoby poluchit' profil' linii vstol' krupnom masshtabe i uvidet', chto pikov poglosheniya na samom dele bylo dva, kak raz i neobhodimo vysokoe spektral'noe razreshenie.

c�c�c�. 2. cEc�c�c�c�: cEc�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c�c�c�c� SN2005gj c�c� 86-c� c� 374-c� c�c�c�c� c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�. c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c�c� (Hα c� Hγ), c�c�c�c�c� (HeI), c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�, c�c�c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c� (CaII) c� c�c�c�c�c�c�c�c�c� (OI). cEc�c�c�c�c�: c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c�c�c� Hα c�c� 86-c� (c�c�c�c�c�c�) c� 374-c� (c�c�c�c�c�) c�c�c�c�. c�c�c�. c�c� c�c�c�c�c�c�c�c�c�c�c� c�c�c�c�c�c� C.Trundle, et al.

Shirokaya chast' vosnovanii linii Hα (pokazana sinei strelkoi) obuslovlena izlucheniem atmosfery samoi sverhnovoi, kotoraya rasshiryaetsya sosrednei skorost'yu 225005000km/sek. Promezhutochnaya chast' (zelenaya strelka) obrazuetsya v veshestve, kotoroe okruzhaet sverhnovuyu i vzaimodeistvuet s udarnoi volnoi. Udarnaya volna ot sverhnovoi dvizhetsya soskorost'yu 2850200km/sek. Samaya uzkaya chast' linii (krasnaya strelka) predstavlyaet izluchenie nevozmushennogo udarnoi volnoi veshestva, kotoroe, pravda, uzhe ionizovano izlucheniem sverhnovoi. Vse osobennosti uzkoi chasti linii svyazany s prirodoi gaza, okruzhavshego sverhnovuyu do vzryva. Gruppa Kerri Trandl klassificiruet sverhnovuyu SN2005gj kak tip IIn iz-za nalichiya vspektre uzkih linii (n ot angl. narrow uzkii).

Profil' uzkoi chasti linii Hα predstavlyaet soboi kombinaciyu dvuh pikov izlucheniya i poglosheniya na ee korotkovolnovoi storone (pik poglosheniya eto yamka sleva ot pika izlucheniya na ris.2b i2c). Takoi vneshnii vid linii (profil') nazyvaetsya profil' tipa PCygni po imeni zvezdyP vsozvezdii Lebedya. Eta zvezda naibolee tipichnyi predstavitel' zvezd stakimi liniyami vspektre. Prichina vozniknoveniya podobnogo profilya linii byla naidena astronomami uzhe davno vokrug zvezdy est' rasshiryayushayasya obolochka veshestva. Prichinoi obrazovaniya obolochki vgolubyh sverhgigantah yavlyaetsya sil'nyi zvezdnyi veter.

Dannyi tip spektra govorit vpol'zu togo, chto do vzryva zvezda byla golubym sverhgigantom, potomu chto podobnye profili linii nablyudayutsya tol'ko uetogo tipa zvezd. Sravnenie spektrov sverhnovoi SN2005gj sospektrami golubyh sverhgigantov privoditsya na ris.3 shodstvo porazitel'noe! Pik poglosheniya vliniiHα obuslovlen tem, chto spoverhnosti predsverhnovoi dul sil'nyi zvezdnyi veter. Nalichie vspektre dvuh pikov oznachaet, chto proishodilo izmenenie skorosti zvezdnogo vetra i tempa poteri massy golubym sverhgigantom bylo kak minimum dva sil'nyh vybrosa. Gruppa Trandl ocenivaet temp poteri massy v6,410² i 2,610² mass Solnca vgod dlya pervogo i vtorogo vybrosov sootvetstvenno naspektre 86-godnya posle vybrosa. Poforme spektra 374-godnya temp poteri massy ocenivaetsya kak 1,710² mass Solnca vgod. Eti ocenki, konechno, netochnye, tak kak pri ih poluchenii avtory vynuzhdeny byli ispol'zovat' ryad predpolozhenii osvoistvah zvezdnogo vetra upredsverhnovoi.

Ris.3. Sravnenie spektrov sverhnovoi SN2005gj sospektrami golubyh sverhgigantov AG Carinae (AG Car) i HD160529. Ris. iz obsuzhdaemoi stat'i C.Trundle, et al.

V pol'zu togo, chto goluboi sverhgigant yavlyalsya predsverhnovoi dlya SN 2005 gj, govorit ne tol'ko forma spektra, no i skorost' zvezdnogo vetra, duvshego s ego poverhnosti i obrazovavshego piki poglosheniya. Skorosti vetra dlya pikov poglosheniya iz ris.2 lezhat v predelah ot 120 do 290 km/sek kak raz to, chto nablyudaetsya v golubyh sverhgigantah. Skorosti vetra u zvezd tipa Vol'faRaie prevyshayut eti znacheniya na poryadki velichiny, a skorosti vetra na bolee rannih stadiyah, chem goluboi sverhgigant, poryadka 10 km/sek.

Gruppa Grega Olderinga, nablyudavshie etu sverhnovuyu s11-go po 133-idni, no snizkim spektral'nym razresheniem, voobshe klassificirovala etu sverhnovuyu kak tipIa. Eto tip sverhnovyh, kotorye rozhdayutsya iz-za termoyadernogo vzryva belogo karlika zvezdy smassoi 1,38massy Solnca. Yadro belogo karlika sostoit iz vyrozhdennogo elektronnogo gaza, a ne iz vodoroda, geliya ili drugih atomov. Yasno razlichimye vspektre sverhnovoi linii vodoroda oni ob'yasnyayut izlucheniem gaza okruzhayushei mezhzvezdnoi sredy i utverzhdayut, chto sverhnovaya SN2005gj vtoroi podtverzhdennyi primer novogo gibridnogo tipa sverhnovyhIa/IIn naryadu sosverhnovoi SN2002ic.

Gruppa zhe Trandl schitaet, chto tipichnye osobennosti spektra sverhnovoi tipaIa edva razlichimy vsluchae SN2005gj, i predlagayut novuyu interpretaciyu ee spektrov. Neosporimoe preimushestvo gruppy Trandl ispol'zovanie vysokogo spektral'nogo razresheniya vnablyudeniyah, kotoroe pozvolilo otkryt' neizvestnye ranee osobennosti spektra etoi zvezdy.

Rezul'tat, poluchennyi gruppoi Trandl, ves'ma neozhidannyi steoreticheskoi tochki zreniya, ved', soglasno teorii zvezdnoi evolyucii, v yadre predsverhnovoi ne dolzhno soderzhat'sya vodoroda. Vodorod dolzhen uzhe davno vygoret', avmesto nego vyadre dolzhny nahodit'sya bolee tyazhelye elementy, takie kak gelii, kislorod, uglerod i zhelezo. Golubye zhe sverhgiganty, soglasno teorii, davno podtverzhdennoi nablyudeniyami, soderzhat vodorod, kak v yadre, tak i vobolochke. Ne imeya informacii odvuh pikah poglosheniya i, sledovatel'no, o tom, chto predsverhnovaya, po-vidimomu, yavlyalas' golubym sverhgigantom, avtory ne smogli by predpolagat', chto v ee yadre soderzhalsya vodorod. I hotya eta zhe samaya teoriya predskazyvaet, chto naputi k vzryvu stadii Vol'faRaie massivnoi zvezde ne minovat', rezul'tat gruppy Trandl yavlyaetsya nablyudaemym faktom i mozhet privesti kser'eznym izmeneniyam vteorii.

Istochniki:
1) C.Trundle, R.Kotak, J.S.Vink, W.P.S.Meikle. SN2005gj: evidence for LBV supernovae progenitors? (polnyi tekst)// Astronomy &Astrophysics. 2008. V.483. P.L47L50 (DOI: 10.1051/0004-6361:200809755). Stat'ya dostupna takzhe vArhive preprintov.
2) Jorick S. Vink, A.deKoter. Predictions of variable mass loss for Luminous Blue Variables (polnyi tekst)// Astronomy &Astrophysics. 2002. V.393. P.543553.
3) G.Aldering, P.Antilogus, S.Bailey, et al. Nearby supernova factory observations of SN2005gj: another type Ia supernova in amassive circumstellar envelope (polnyi tekst PDF, 585Kb)// TheAstrophysical Journal. 2006. V.650. P.510527 (doi:10.1086/507020).

Mariya Kirsanova