Sverhnovaya SN2005cz (pokazana zheltoi strelkoi) i ee materinskaya galaktika NGC4589. Foto sdelano na teleskope Subaru 10avgusta 2005goda

Dva internacional'nyh kollektiva astronomov i astrofizikov polnost'yu razoshlis' v interpretacii rezul'tatov nedavnih nablyudenii pary neobychnyh, no pohozhih drug na druga sverhnovyh zvezd. Eta polemika predstavlena v stat'yah, kotorye 20maya poyavilis' v zhurnale Nature.

Obe zvezdy, SN2005E i SN2005cz, byli zamecheny pyat' let nazad, chto sleduet iz ih nazvanii. Eti sverhnovye ob'edinyaet celyi ryad obshih osobennostei, kotorye i privlekli k nim osoboe vnimanie specialistov. Vo-pervyh, pri zhizni oni vhodili v sostav galo staryh ellipticheskih galaktik s sil'no podavlennym processom zvezdoobrazovaniya i, kak sledstvie, deficitom molodyh massivnyh zvezd. Vo-vtoryh, ih absolyutnaya yarkost' sil'no ustupala yarkosti tipichnyh vzryvov sverhnovyh i k tomu zhe neobychno bystro padala sovremenem. Nakonec, primerno cherez polgoda posle pervogo poyavleniya sverhnovyh v ih spektrah bylo zaregistrirovano anomal'no vysokoe soderzhanie kal'ciya. Sleduet otmetit', chto v poslednie gody, krome SN2005E i SN2005cz, bylo obnaruzheno eshe shest' tusklyh sverhnovyh s sil'nymi spektral'nymi liniyami etogo elementa.

Sverhnovuyu SN2005cz 17iyulya 2005goda zametila gruppa, vozglavlyaemaya yaponskimi astronomami. Pervye snimki ee vzryva byli sdelany apparaturoi 60-santimetrovogo reflektora observatorii Itagaki (Itagaki Astronomical Observatory). Pozdnee ee nablyudali spomosh'yu bolee moshnyh instrumentov 220-santimetrovogo teleskopa observatorii Kalar Al'to (Calar Alto), 820-santimetrovogo Subaru (Subaru) i desyatimetrovogo KeckI. Analiz snimkov pokazal, chto istochnik vzryva nahoditsya v 13uglovyh sekundah ot yadra ellipticheskoi galaktiki NGC4589 iz sozvezdiya Drakona, raspolozhennoi v 80mln svetovyh let ot Solnca.

Avtory stat'i v Nature Kodzhi Kavabata (Koji Kawabata) i ego kollegi prishli k zaklyucheniyu, chto spektr SN2005cz vskore posle prohozhdeniya pika yarkosti sil'no napominal spektry sverhnovyh iz semeistvaIb. Ketoi gruppe otnosyat sverhnovye, rodivshiesya vrezul'tate gravitacionnogo kollapsa massivnyh zvezd, odnako ne demonstriruyushie ili pochti ne demonstriruyushie obychnye dlya takih sverhnovyh spektral'nye linii vodoroda (stol' zhe tipichnye linii geliya, odnako, prisutstvuyut). Etu osobennost' prinyato ob'yasnyat' tem, chto zvezda-predshestvennica pered samym vzryvom teryaet svoyu vneshnyuyu obolochku, sostoyashuyu iz vodoroda naprimer, vrezul'tate gravitacionnogo otsasyvaniya etogo gaza blizlezhashei stabil'noi zvezdoi. Yaponskie uchenye polagayut, chto im popalas' imenno zvezda etogo tipa. (Izvestny takzhe sverhnovye semeistvaIc, ch'i spektry ochisheny kak ot vodoroda, tak i ot geliya predpolagaetsya, chto oni do vzryva lishayutsya kak vodorodnyh, tak i bolee glubokih gelievyh sloev.)

Spektr sverhnovoi SN2005cz (krasnaya liniya) vsravnenii so spektrami drugih sverhnovyh. Vspektre sverhnovyh tipaIb v pozdnei stadii (cherez polgoda i bolee posle vzryva) yarko vyrazheno prisutstvie kisloroda(OI), chego ne nablyudaetsya u SN2005cz, zato v ee spektre zaregistrirovano anomal'no vysokoe soderzhanie kal'ciya([CaII]). Izobrazhenie iz obsuzhdaemoi stat'i Kawabata etal. v Nature

Odnako takaya interpretaciya nuzhdaetsya v ser'eznom obosnovanii. Uzhe izvestnye sverhnovye iz semeistvaIb sil'no operezhayut SN2005cz v nachal'noi yarkosti, dol'she zatuhayut i ne obnaruzhivayut stol' znachitel'nogo prisutstviya kal'ciya. Professor Kavabata i ego soavtory obhodyat eti trudnosti, predpolozhiv, chto im poschastlivilos' nablyudat' ochen' redkoe sobytie gravitacionnyi kollaps svetila, ch'ya massa priblizhaetsya k nizhnemu predelu mass zvezd, sposobnyh k takomu kataklizmu. Soglasno standartnoi teorii zvezdnoi evolyucii, zvezdy s massoi do 8solnechnyh mass povygoranii termoyadernogo topliva stanovyatsya belymi karlikami, a bolee massivnye svetila ne pozzhe chem cherez 30millionov let posle rozhdeniya preterpevayut kollaps i prevrashayutsya, vzavisimosti ot ishodnoi massy, libo v neitronnye zvezdy, libo v chernye dyry. (Svetila-giganty s massoi svyshe 100solnechnyh zakanchivayut svoyu zhizn' po drugim scenariyam, kotorye privodyat libo k ih polnomu ischeznoveniyu vrezul'tate sverhmoshnogo vzryva, libo k poyavleniyu medlenno ostyvayushih ostatkov vvide zheleznyh yader.) Hotya etoi teorii eshe nedostaet pryamyh dokazatel'stv, ona nadezhno podtverzhdaetsya mnozhestvom kosvennyh dannyh.

No vot chto interesno. Dosih por eshe nikomu ne udavalos' nablyudat' kosmicheskie sobytiya, kotorye mozhno bylo by interpretirovat' kak vzryv zvezd s ishodnoi massoi v diapazone 812mass Solnca. Pomneniyu Kavabaty i ego kolleg, SN2005cz proizoshla imenno ot takoi zvezdy. Oni rassmatrivayut dva vozmozhnyh scenariya, ukladyvaya ee ishodnuyu massu v diapazony 1012 i 810solnechnyh mass, prichem pervyi variant oni schitayut kuda bolee veroyatnym. Oni polagayut, chto v oboih sluchayah zvezda-predshestvennica poteryala vodorodnuyu obolochku, poskol'ku vhodila v sostav tesnoi dvoinoi sistemy, imeya sosedkoi obychnuyu zvezdu men'shei massy, kotoroi bylo eshe daleko do istosheniya toplivnogo zapasa.

Pervyi scenarii vyglyadit tak. Lishivshis' vodoroda, zvezda-predshestvennica prevratilas' v gelievuyu zvezdu s massoi poryadka dvuh s polovinoi solnechnyh. Vrezul'tate termoyadernogo sgoraniya geliya v nei formirovalos' rastushee kislorodno-uglerodnoe yadro s massoi v poltory solnechnyh, okruzhennoe gelievoi obolochkoi. Pri takoi masse v yadre mogli podderzhivat'sya cepochki termoyadernogo sinteza bolee tyazhelyh elementov, privodyashie k formirovaniyu zheleznoi serdceviny. Posle etogo zvezda vzorvalas' sverhnovoi, ostaviv posle sebya neitronnuyu zvezdu i vybrosiv v okruzhayushee prostranstvo gelievuyu obolochku vmeste s promezhutochnymi elementami, rozhdennymi vhode takogo sinteza. Raschety pokazyvayut, chto sredi etih elementov dolzhen byl okazat'sya i kal'cii, prichem v vysokoi koncentracii. Vetot scenarii takzhe ukladyvaetsya nebol'shaya yarkost' vzryva i ee bystroe oslablenie, kotorye ob'yasnyayutsya maloi massoi zvezdy-predshestvennicy.

Vtoroi scenarii fizicheski vozmozhen, no menee pravdopodoben. Zvezda-predshestvennica s nachal'noi massoi 810mass Solnca posle poteri vodoroda daet nachalo netipichnomu belomu karliku, sostoyashemu iz kisloroda, neona i magniya. On stalkivaetsya s drugim belym karlikom, sostoyashim iz geliya (vtakie karliki prevrashayutsya zvezdy, ch'i nachal'nye massy nedotyagivayut do poloviny solnechnoi). Eto sliyanie iniciiruet yadernye reakcii, kotorye takzhe pozvolyayut ob'yasnit' kak nablyudaemuyu evolyuciyu bleska rodivsheisya vrezul'tate stolknoveniya sverhnovoi, tak i izobil'noe nalichie kal'ciya. Odnako avtory stat'i priznayut, chto veroyatnost' pryamogo zvezdnogo soudareniya kraine mala, tak chto etot scenarii vryad li mog realizovat'sya na dele.

Pervootkryvateli SN2005cz spravlyayutsya i s problemoi vozrasta zvezdy-predshestvennicy. Oni otmechayut, chto, soglasno opublikovannym dva goda nazad svedeniyam (sm.: Y.Zhang, Q.-S.Gu, L.C.Ho. Stellar and dust properties of local elliptical galaxies: clues to the onset of nuclear activity// A&A 487, 177183, 2008), ellipticheskaya galaktika NGC4589 ne vpolne tipichna vtom otnoshenii, chto soderzhit znachitel'nuyu populyaciyu molodyh zvezd v vozrastnom diapazone 10100millionov let. Statisticheskii analiz pokazyvaet, chto odna iz takih zvezd vpolne mogla stat' predshestvennicei izuchennoi sverhnovoi. Kak otmetil professor Kavabata, eta model' pozvolyaet interpretirovat' dannye nablyudenii sverhnovoi SN2005cz, ne vyhodya za ramki standartnoi teorii zvezdnoi evolyucii.

V sostav drugoi gruppy vhodili uchenye iz SShA, Izrailya, Kanady, Italii, FRG, Velikobritanii i Chili. Oni rabotali s kal'cievoi sverhnovoi SN2005E, vspyhnuvshei v galaktike NGC1032 na rasstoyanii okolo 110millionov svetovyh let ot Solnechnoi sistemy. 13yanvarya 2005goda ee vzryv zapechatlel avtomatizirovannyi 76-santimetrovyi teleskop KAIT (Katzman Automatic Imaging Telescope), prinadlezhashii Likskoi observatorii (Lick Observatory, Kaliforniya, SShA). Fotometricheskie i spektrometricheskie dannye nablyudenii SN2005E primerno analogichny dannym po SN2005cz razlichiya est', no oni ne slishkom znachitel'ny. Odnako Hagai Peretc (Hagai Perets) i ego kollegi smogli takzhe ocenit' obshuyu massu poslevzryvnogo vybrosa zvezdnogo veshestva (vosnovnom sostoyashego iz geliya i kal'ciya), chego ne udalos' sdelat' yaponskim astronomam. Ona lezhit v diapazone 0,20,4mass Solnca i potomu desyatikratno ustupaet analogichnomu pokazatelyu dlya sverhnovyh tipaIb. Ona takzhe primerno vtroe men'she massy vybrosov uzhe izuchennyh sverhnovyh tipaIa, kotorye rozhdayutsya vrezul'tate akkrecii vodoroda iz vneshnih sloev krasnogo giganta na raspolozhennyi po sosedstvu uglerodno-kislorodnyi belyi karlik.

a galaktika NGC1032, po dannym Sloanovskogo cifrovogo obzora neba (Sloan Digital Sky Survey, SDSS), do togo kak v nei vspyhnula sverhnovaya SN2005E. Eto izolirovannaya, vidimaya s rebra staraya ellipticheskaya galaktika s sil'no podavlennym processom zvezdoobrazovaniya. b otkrytie SN2005E (pokazana krasnoi strelkoi) po programme poiska sverhnovyh Likskoi observatorii (Lick Observatory Supernova Search, LOSS) 13yanvarya 2005goda. Izobrazhenie iz obsuzhdaemoi stat'i Perets etal. v Nature

Issledovateli sverhnovoi SN2005E ob'yasnili ee prirodu sovershenno v inyh terminah, nezheli yaponskie uchenye. Oni polagayut, chto imeli delo s novoi raznovidnost'yu akkrecionnyh sverhnovyh, predstaviteli kotoroi ves'ma sil'no otlichayutsya ot standartnyh chlenov semeistva sverhnovyh tipaIa. Vkachestve zvezdy-predshestvennicy oni predlagayut libo gelievyi belyi karlik konechnuyu stadiyu evolyucii legkih zvezd s massoi menee 0,5solnechnyh, libo chut' bolee tyazhelyi karlik s uglerodno-kislorodnym yadrom, pokrytyi gelievoi obolochkoi. On vhodil v sostav zvezdnoi pary, imeya v sosedyah drugoi legkii belyi karlik, takzhe bogatyi geliem. Eta vtoraya zvezda stala donorom geliya, kotoryi akkretiroval na SN2005E (tochnee, ee predshestvennicu) i zapustil termoyadernye reakcii, vyzvavshie vspyshku sverhnovoi. Esli eta interpretaciya verna, rech' idet o pervom otkrytii akkrecionnoi sverhnovoi, rozhdennoi vrezul'tate gravitacionnogo peretyagivaniya ot sosednei zvezdy ne vodoroda, a geliya.

Avtory novoi raboty polagayut, chto vzryv SN2005E privel k massovomu rozhdeniyu nestabil'nogo izotopa titana⁴⁴Ti. Ego yadra preterpevali obratnyi beta-raspad (prikotorom odin iz vnutriyadernyh protonov prevrashaetsya v neitron s obrazovaniem pozitrona i neitrino), davaya nachalo radioaktivnomu skandiyu⁴⁴Sc, kotoryi analogichnym obrazom prevrashalsya v stabil'nyi⁴⁴Ca. Poih mneniyu, takie processy vnosili i vnosyat znachitel'nyi vklad v formirovanie kal'cievoi komponenty mezhzvezdnogo veshestva. Oni takzhe schitayut, chto opisannyi imi mehanizm yadernyh prevrashenii pokrainei mere chastichno ob'yasnyaet poyavlenie pozitronov v central'nyh oblastyah (baldzhah) mnozhestva galaktik, okotorom 5let nazad soobshili uchenye, analizirovavshie dannye kosmicheskoi gamma-observatorii Integral (INTEGRAL); sm. The all-sky distribution of 511keV electron-positron annihilation emission// A&A 441, 513-532 (2005). Avtory etoi raboty predlozhili vkachestve istochnikov pozitronov sverhnovye tipaIa, dvoinye rentgenovskie zvezdy nebol'shoi massy i annigilyaciyu nekotoryh kandidatov v chasticy temnoi materii (pozdnee poyavilis' i drugie ob'yasneniya). Peretc i ego kollegi polagayut, chto akkrecionnye gelievye sverhnovye takzhe obespechivayut ves'ma znachitel'nyi pritok pozitronov.

Itak, pered nami principial'no raznye modeli, interpretiruyushie rezul'taty nablyudenii dvuh shodnyh sverhnovyh. Ne isklyucheno, chto obe oni verny, kazhdaya dlya svoego ob'ekta no, kak govoritsya, vozmozhny varianty. Etu problemu razreshat budushie issledovaniya.

Istochniki:
1) K.S.Kawabata, K.Maeda, K.Nomoto, S.Taubenberger, M.Tanaka, J.Deng, E.Pian, T.Hattori, K.Itagaki. Amassive star origin for an unusual helium-rich supernova in an elliptical galaxy// Nature. V.465. P.326328. 20May 2010. Doi:10.1038/nature09055.
2) H.B.Perets, A.Gal-Yam, P.A.Mazzali, D.Arnett, D.Kagan, A.V.Filippenko, W.Li, I.Arcavi, S.B.Cenko, D.B.Fox, D.C.Leonard, D.-S.Moon, D.J.Sand, A.M...., J.P.Anderson, P.A.James, R.J.Foley, M.Ganeshalingam, E.O.Ofek, L.Bildsten, G.Nelemans, K.J.Shen, N.N.Weinberg, B.D.Metzger, A.L.Piro, E.Quataert, M.Kiewe, D.Poznanski, etal. Afaint type of supernova from a white dwarf with a helium-rich companion// Nature. V.465. P.322325. 20May 2010. Doi:10.1038/nature09056.

Aleksei Levin