Богатый улов: японские астрономы открыли более 1800 сверхновых

Вспышки сверхновых – один из самых мощных взрывных процессов во Вселенной.

Иллюстрация NASA.

Изображение родительских галактик до (слева), во время (в центре) и после (справа) вспышки сверхновой.

Иллюстрация N. Yasuda et al.

Положение на небе всех найденных сверхновых (красные точки). Синие круги – области, которые телескоп захватывает в одном изображении. Для сравнения справа сверху показан видимый размер Луны.

Иллюстрация Kavli IPMU, SDSS.

Японские астрономы открыли 1824 сверхновых. Новые данные помогут астрономам определить скорость расширения Вселенной, проникнуть в её далёкое прошлое и, возможно, разобраться в механизмах сверхмощных космических катастроф, удивительных даже по меркам сверхновых.

Достижение описано в ^научной статье, вышедшей в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.

Исследователи использовали восьмиметровый наземный оптический и инфракрасный телескоп Subaru. Наблюдения велись в 2016–2017 годах. В течение шести месяцев инструмент ночь за ночью фотографировал одну и ту же область неба площадью 1,77 квадратных градуса, а затем в течение четырёх месяцев – другой участок площадью 5,78 квадратных градуса.

Астрономы искали звёзды, внезапно вспыхивающие так сильно, что по блеску они становились сравнимы со своей галактикой. Такое световое шоу обычно продолжается несколько недель, что типично для вспышек сверхновых. Всего было найдено 1824 вспышки.

Изображение родительских галактик до (слева), во время (в центре) и после (справа) вспышки сверхновой.
Изображение родительских галактик до (слева), во время (в центре) и после (справа) вспышки сверхновой.
Иллюстрация N. Yasuda et al.

Из них 433 учёные отнесли к классу Ia, то есть они представляют собой термоядерный взрыв белого карлика. Он происходит, когда белый карлик очень быстро увеличивает свою массу, либо столкнувшись и слившись с собратом, либо перетянув на себя слишком много материи от ближайшей звезды.

Такой улов особенно ценен, потому что все сверхновые этого типа имеют практически одинаковую светимость. Их видимая яркость зависит только от расстояния до них. Поэтому вспышки типа Ia используются как стандартные свечи для определения расстояний. Мы уже говорили о том, как сложна и важна эта задача для астрономии.

Именно благодаря вспышкам типа Ia было впервые установлено, что Вселенная расширяется с ускорением (с тех пор накопились и другие свидетельства этого процесса). Так была открыта тёмная энергия – загадочная субстанция, вызывающая это ускорение.

Новые и более точные измерения скорости расширения, возможно, прольют свет на природу тёмной энергии, которая пока остаётся загадочной. А для этого астрономам нужно найти как можно больше сверхновых типа Ia.

Особенно важно, что 58 из этих вспышек случились на расстоянии более восьми миллиардов световых лет. Это значит, что они позволяют заглянуть в древнее прошлое Вселенной.

Для сравнения: "Хаббл" тоже открыл около 50 сверхновых на такой дистанции, но не за год, а за десять лет. Конечно, прославленный космический телескоп и не предназначался для охоты за сверхновыми, они были для него попутным уловом. Но эти цифры свидетельствуют о том, насколько редко астрономы фиксируют вспышки на таком значительном расстоянии.

Положение на небе всех найденных сверхновых (красные точки). Синие круги – области, которые телескоп захватывает в одном изображении. Для сравнения справа сверху показан видимый размер Луны.
Положение на небе всех найденных сверхновых (красные точки). Синие круги – области, которые телескоп захватывает в одном изображении. Для сравнения справа сверху показан видимый размер Луны.
Иллюстрация Kavli IPMU, SDSS.

Если вспышка типа Ia – это термоядерный взрыв "внезапно располневшего" белого карлика, то сверхновые всех остальных типов – это взрывы массивных звёзд (более 10 солнечных масс) на последней стадии их жизни. После исчерпания термоядерного топлива внешние слои светила падают на ядро и отскакивают от него, как резиновый мячик. Огромная энергия этого столкновения заставляет эту оболочку нестись сквозь Вселенную, раскаляясь от трения о межзвёздный газ. Свечение раскалившейся оболочки – и есть наблюдаемая астрономами вспышка.

Некоторые из таких сверхновых (например, типа IIp) тоже используются в качестве стандартных свечей. Но вспышки сверхновых интересны не только как инструмент для раскрытия космологических тайн, но и сами по себе. Они продолжают преподносить астрономам сюрпризы.

Так, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о повторной сверхновой и о гиперновых, которые ярче типичных сверхновых в 10 и более раз. К слову, в ходе исследования японских астрономов тоже было найдено пять гиперновых.

Кроме того, иногда вспышки, принятые за взрывы сверхновых, внезапно оказываются совсем другими катаклизмами. А природу некоторых таких катастроф ещё только предстоит выяснить.