Chandra раскрывает тайну последних мгновений жизни сверхновой Кассиопея A

Новые данные рентгеновской обсерватории «Чандра» позволили заглянуть в финальные часы жизни массивной звезды, взорвавшейся как сверхновая. Исследование выявило беспрецедентные детали внутренних процессов, предшествовавших катастрофическому взрыву.

Около 11 300 лет назад звезда с массой от 15 до 20 солнечных исчерпала топливо для термоядерных реакций. Скорее всего, это был красный сверхгигант или, по альтернативным оценкам, звезда Вольфа — Райе. После формирования железного ядра, которое не может производить энергию путём синтеза, звезда более не могла противостоять собственной гравитации.

Свет от колоссального взрыва, известного как сверхновая типа II или с коллапсом ядра, достиг Земли в 1660-х годах, однако исторических записей о его наблюдении не сохранилось. Сегодня мы знаем этот объект как остаток сверхновой Кассиопея A (Cas A) — одну из самых изученных и близких к нам туманностей такого рода.

Главная проблема в изучении сверхновых заключается в том, что сам взрыв служит триггером для наблюдений. До недавнего времени у учёных не было возможности непосредственно изучить процессы, происходящие в недрах звезды в последние часы перед коллапсом. Теоретические модели предсказывали сложную динамику, но доказательств не хватало.

Команда астрофизиков под руководством Тошики Сато из Университета Мэйдзи (Япония) совместила данные «Чандры» с мощными компьютерными simulations. Это позволило выявить экстраординарное явление: незадолго до взрыва часть внутреннего слоя, богатого кремнием, совершила стремительное движение наружу, разрушив границу с соседним слоем, наполненным неоном.

Этот violent event привёл к неоднородному перемешиванию элементов: богатые кремнием регионы оказались рядом с областями, насыщенными неоном. Важно отметить, что эти элементы не смешались с другими ни непосредственно до, ни сразу после взрыва. Данное наблюдение стало первым прямым подтверждением предсказанной теоретиками асимметрии в предсмертной структуре звезды.

Открытие кардинально меняет фундаментальное понимание механизма вспышек сверхновых. Десятилетия считалось, что эти взрывы в основном симметричны. Однако обнаруженная турбулентность и химическая неоднородность указывают на асимметричный коллапс. Эта же асимметрия может объяснять феномен «пинка» — мощного импульса, придающего образовавшимся нейтронным звёздам огромную скорость.

Более того, авторы исследования предполагают, что такая внутренняя активность в последние моменты жизни звезды могла не просто предшествовать взрыву, но и непосредственно запускать его, влияя на самую возможность вспышки. Таким образом, судьба массивной звезды — взорваться или коллапсировать в чёрную дыру без яркого катаклизма — может решаться в её самых глубинных слоях всего за часы до финала.