Эти «сверхсветящиеся сверхновые» в 10-100 раз ярче, чем обычные сверхновые. Хотя их происхождение остается во многом загадочным, они питаются сверхзаряженным коконом энергии, который может испускать огромное количество радиации в течение нескольких дней подряд, говорится в новом исследовании.
Поскольку сверхсветящиеся сверхновые невероятно редки, исследователям трудно прийти к единому мнению об их причинах. Однако ведущая гипотеза заключается в том, что эти сверхновые взрываются в результате гибели звезд, которые по крайней мере в 40 раз больше Солнца. Когда они умирают, в их ядрах образуются нейтронные звезды или черные дыры. Когда эти невероятно плотные объекты формируются, ближайший к ним материал начинает закручиваться, создавая быстро вращающийся диск внутри тела звезды.
Этот диск может способствовать формированию невероятно сильных электрических и магнитных полей. Магнитные поля вовлекают газ вокруг центральной черной дыры или нейтронной звезды, а затем посылают его вверх и наружу в виде струй. Этот сценарий обеспечивает нужный энергетический удар для сверхсветящейся сверхновой, но как разворачивается процесс после этого, остается загадкой.
Недавно два астрофизика собрали воедино историю того, что произойдет с умирающей звездой в течение следующих нескольких дней. Они использовали компьютерные симуляции и математические модели, чтобы проследить за продвижением струи по мере ее воздействия на остальную часть звезды. Они описали свою модель в работе, опубликованной в базе данных препринтов arXiv в июле.
Команда обнаружила, что струя образует небольшую полость внутри звезды, и этот кокон расширяется наружу, захватывая материал по краям. Край кокона — это место, где происходит настоящее действие. В течение нескольких дней этот край испускает огромное количество радиации. Однако в конце концов струя внутри кокона переполняет его и разрывает на части, что в конечном итоге приводит к разрушению самой звезды.
Модели предполагают, что сверхновые могут светить на пике яркости в течение нескольких дней или даже недель, прежде чем взрыв окончательно потеряет энергию, что совпадает с данными наблюдений.
Этот сценарий является лишь гипотезой, но исследователи считают, что будущие наблюдения сверхсветящихся сверхновых подтвердят общую картину, особенно если будет наблюдаться увеличение рентгеновской яркости в паре с быстро движущейся оболочкой материала, отделяющейся от звезды, пишут авторы в статье.
Исследователи подчёркивают, что дальнейшее изучение сверхсветящихся сверхновых потребует более мощного оборудования и новых методик наблюдений. В частности, ключевую роль в этой задаче может сыграть планируемое строительство новых рентгеновских обсерваторий и радиотелескопов, которые смогут более детально фиксировать происходящие процессы. Имеется вероятность, что наблюдения таких высокоэнергетических явлений помогут раскрыть дополнительные аспекты эволюции массивных звезд и их роли в космических масштабах.
Одним из возможных направлений будущих исследований может стать детальное изучение химического состава выбрасываемого материала. Анализируя спектры излучения сверхновых, астрономы смогут получить информацию о процессах нуклеосинтеза, происходящих в экстремальных условиях, и о том, какие типы элементов образуются в этих катаклизмах. Это поможет не только расширить наши знания о звездах-гигантах, но и продвинуть понимание общей химической эволюции Вселенной.
Дополнительно, моделирование и наблюдение подобных звездных взрывов может пролить свет на процессы формирования нейтронных звезд и черных дыр, что имеет непосредственное значение для теории общей относительности и квантовой гравитации. Чем точнее ученые смогут описать физические процессы, происходящие в момент взрыва, тем лучше они смогут понять природу сверхплотных объектов, их поведения в гравитационных полях и их взаимодействие с окружающей материей.
Планы на будущее включают также координацию усилий международных команд и объединение ресурсов для реализации комплексных многоволновых наблюдений. Такой синергетический подход ускорит получение новых данных и поможет уточнить существующие гипотезы. Все это создаст фундамент для создания более полных и точных моделей, которые смогут объяснить не только текущие наблюдаемы, но и предсказать новые аспекты поведения сверхсветящихся сверхновых в динамично развивающейся вселенной.
