Раніше ми думали, що розуміємо механізм наднових. Масивні зірки вибухають, залишаючи після себе нейтронні зірки чи чорні дірки. Як правило, найпотужніші зірки існують парами – у подвійних системах, пов’язаних гравітацією.
Чому ж нам ніколи не вдавалося побачити дві наднові, народжені в рамках однієї подвійної системи?
Справа не в тому, що таких подій не існувало. Вони просто ховалися. А саме – на увазі, всередині так званої Медузи (Jellyfish Nebula).
Пошук невидимої другої наднової в IC 443
Справжня назва туманності Медуза – IC 443. Це один із найвідоміших залишків наднової в нашій Галактиці. Він яскраво світиться у рентгенівському діапазоні. Десятиліттями ця яскравість створювала проблеми, приховуючи решту навколо.
Поблизу був інший залишок. Він був тьмяним. Ми називали його G189.6+3. Він був у даних, але відмовлявся підтверджувати своє існування.
Астрономи шукають залишки наднових ударних хвиль. Це «бриж», що залишається після того, як ядро зірки колапсує і розкидає в космос решту її частини. Зазвичай це спостерігається у радіосигналах або рентгенівських оболонках.
У 2023 році команда вчених використала телескоп eROSITA (рентгенівський космічний апарат, запущений у 2018 році та працюючий з 2019 року). Вони виявили плазмову оболонку, нагріту до температури понад 8 мільйонів градусів Цельсія.
Це нагадувало другу наднову. Але був відсутній радіосигнал. Скоріше він не відповідав всій оболонці. Ситуація залишалася незрозумілою. Це не було «пістолетом із серпанком». Лише тінь.
Як гамма-промені розкрили подвійний вибух
Прорив стався, коли вчені піднялися вище за шкалою енергій.
Астроном із Стенфорда Мільтіадіс Міхалідіс очолив команду, яка проаналізувала дані телескопа Fermi Gamma-ray Space Telescope (НАСА). Вони проселили 16 років архівних записів. Їм потрібні були не радіохвилі, а “гамма-промені”.
Вони виявили свічення. Воно ідеально збігалося з рентгенівською оболонкою.
Це довело, що G189.6 — не просто дивна газова хмара, а залишок наднової.
Але тут виник поворотний момент.
Північна частина цього нового залишку виглядала інакше. Вона випромінювала інший тип гамма-сигналу. Більшість G189.6 знаходилася в порожньому просторі, і її свічення відбувалося за рахунок електронів, розігнаних ударною хвилею.
Північна частина зіштовхнулася зі стіною. Зокрема, з хмарою S249 H II – щільною хмарою іонізованого водню. Тут розганялися не тільки електрони, а й протони. Ця специфічна взаємодія створює унікальну гамма-сигнатуру.
Ось що дивно: хмара S249 вже була відома своєю взаємодією з Медузою (IC 443).
Це означало, що G189.6 та IC 443 були поруч не тільки візуально на небі. Вони були фізичними сусідами. Вони займали той самий обсяг простору.
Чому відкриття подвійної наднової має значення
Чому нас хвилюють дві мертві зірки поряд?
Це вирішує давню теоретичну загадку.
Зірки у подвійних системах еволюціонують разом. Коли перша, масивніша зірка вибухає як наднова, ударна хвиля досягає її супутника. Супутник викидається з орбіти і летить геть.
Пізніше ця зірка-супутник також вибухає.
Якщо проміжок часу між двома вибухами досить короткий, виходять два залишки, які виглядають взаємодіючими.
Комп’ютерні симуляції підтвердили цю послідовність. Дві зірки розпочали життя як пара. Перша вибухнула. Друга була відправлена у політ. Вона вилетіла досить далеко, щоб її залишки залишилися відокремлені від перших, але досить близько, щоб ми могли побачити зв’язок.
Вибухи сталися з різницею у кілька тисяч чи десятків тисяч років. В астрономічних масштабах часу це миттєвість.
Це дозволяє нам виміряти те, що було неможливо: поширення енергії.
Тепер ми можемо точно розрахувати, як енергія від першої наднової переміщалася через простір. Ми бачимо, як вона витісняла речовину. Ми можемо відстежувати рух зоряної шрапнелі крізь темряву.
Що це означає для розуміння раннього Всесвіту
Йдеться не лише про одну дивну пару зірок.
Це засвідчує наші моделі еволюції подвійних зірок. Як каже Міхалідіс: у нас були теорії. Тепер ми маємо фізичні докази, з якими можна їх звіряти.
Ще важливіше, що такі системи можуть розповісти нам про ранній Всесвіт.
На самому початку космос був меншим. Він був сповнений масивними, недовговічними зірками, які постійно взаємодіяли. Подвійні системи було поширено, а вибухи — частими.
Вивчення IC 443 та G189.6 схоже на дослідження реліквії тієї бурхливої ери.
Ми починаємо розуміти, як формуються зірки та галактики, спостерігаючи за тим, як вони вмирають.
Команда вже планує пошукати такі об’єкти. Якщо їх буде знайдено, ми зможемо уточнити прогнози. Ми зможемо відстежити еволюцію цих систем у Чумацькому Шляху та за його межами.
Доти Медуза має близнюка. І він чекав свого часу в даних весь цей час.
Чи достатньо у нас даних щодо гамма-променів, щоб знайти їх усіх? Можливо, поки що ні. Але наступна вже чекає на нас там, за межами видимого.
