Наконец идентифицирована загадочная порода звезд, предназначенных для эпических сверхновых

Когда умирают массивные звезды, они не умирают спокойно. Их смерть — это зрелище сверхновой, которая может вспыхнуть ярче, чем целая галактика в ночном небе, извергая звездное вещество в пространство вокруг себя, в то время как их ядро ​​коллапсирует в черную дыру или нейтронную звезду.

Мы’ Сейчас я каталогизировал несколько таких взрывов и проанализировал их свет, чтобы выяснить, из чего именно состоят звезды. И ученые заметили любопытную закономерность.

Большое количество сверхновых таинственным образом лишено водорода, что позволяет предположить, что также должна существовать значительная популяция звезд с низким содержанием водорода, из которых происходят такие сверхновые. Фактически, астрономы предсказали, что около трети всех предшественников массивных сверхновых должны быть бедны водородом.

Но когда дело дошло до поиска этих бедных водородом кандидатов в сверхновые во Вселенной, поиски выявили одну паршивую возможность. , заставляя ученых ломать голову.

Ну, они больше не чешут головы. Специальный опрос по поиску этих звезд выявил 25 звезд, которые точно соответствуют профилю. Эти предполагаемые звезды действительно существуют, и теперь мы знаем, как их идентифицировать.

«Это была такая большая, яркая дыра», — говорит астроном Мария Драут из Университета Торонто, которая была одним из руководителей исследования. исследования с астрофизиком Ильвой Гётберг из Австрийского института науки и технологий, которая в то время работала в обсерваториях Научного института Карнеги в Пасадене, США.

«Если бы оказалось, что эти звезды редки, то вся наша теоретическая основа для всех этих различных явлений неверна, что касается сверхновых, гравитационных волн и света далеких галактик. Это открытие показывает, что эти звезды действительно существуют».

По данным Теория гласит, что сверхновые с раздетой оболочкой, как называют эти бедные водородом сверхновые, производятся двойными звездами.

Мы уже видели, как звезды в тесных двойных системах высасывают вещество друг из друга. В таких соединениях одна звезда отрывает водородную оболочку от своей двойной звезды, оставляя после себя гелиевую звезду с небольшим количеством водорода. Как следствие, при взрыве компаньон выделяет мало водорода.

Мы видели гелиевые звезды в верхней части диапазона звездных масс; они настолько огромны, что, когда они умрут, их ядра упадут в черные дыры. Но в среднем диапазоне звезд, возраст которых был в 8–25 раз больше Солнца, было очень мало.

Это проблема. Эти звезды являются предшественниками нейтронных звезд и, согласно теории, прародителями слияний нейтронных звезд. Их должно быть значительно больше, чем по-настоящему крупных зверей.

Но их труднее обнаружить. Лишенные внешнего материала, большая часть излучаемого ими света находится за пределами спектра видимого света; а с более крупным и ярким спутником, перенасыщенным всем водородом, который он только что съел, на близкой орбите гелиевую звезду увидеть еще труднее.

Итак, исследователи провели свои исследования в ультрафиолетовом свете. В период с 2018 по 2022 год использовал ультрафиолетовый/оптический телескоп Swift для изучения миллионов звезд в Больших и Малых Магеллановых Облаках, карликовых галактиках, вращающихся вокруг Млечного Пути. Они выбрали 25 кандидатов, демонстрировавших необычные ультрафиолетовые профили, для последующего наблюдения, используя Магеллановы телескопы для получения оптических спектроскопических данных, позволяющих выявить химический состав звезд.

И они были правы в вопросе денег. Их звезды имели высокие температуры, высокую поверхностную гравитацию, высокий уровень гелия и низкий уровень водорода, которые они ожидали увидеть от гелиевых звезд промежуточной массы. Шестнадцать из них даже имели движение, соответствующее бинарному компаньону.

«Мы показали, что эти звезды были голубее, чем линия рождения звезды, это самая голубая фаза за всю жизнь одной звезды», — говорит Гетберг.

«Одиночные звезды созревают, эволюционируя в сторону более красной области спектра. Звезда смещается в противоположном направлении только в том случае, если ее внешние слои удалены — что, как ожидается, будет обычным явлением для взаимодействующих двойных звезд и редким среди одиночных массивных звезд».

Это всего лишь первый шаг. В настоящее время команда более детально изучает свои звезды, чтобы узнать о них больше, и расширяет поиск, чтобы найти еще больше гелиевых звезд. Они также обнародовали свои данные и теоретические модели, чтобы другие ученые могли присоединиться к поискам.

«Эта работа позволила нам найти недостающую популяцию лишенных гелиевых звезд промежуточной массы, предсказанных прародителей. бедных водородом сверхновых. Эти звезды всегда были там, и, вероятно, их гораздо больше. Мы должны просто найти способы их найти», — говорит Гетберг.

«Наша работа может быть одной из первые попытки, но должны быть и другие возможные пути.»

Исследование опубликовано в журнале Science.