Астрономы объяснили сложное и изменчивое сияние редкой сверхновой

Когда массивная звезда завершает свой жизненный цикл катастрофическим взрывом, ее светимость может возрасти в десятки тысяч, а порой и в сотни миллионов раз, после чего она сравнительно медленно затухает. Такие объекты астрономы называют сверхновыми и классифицируют их, в частности, по наличию или отсутствию линий водорода в спектре.

Например, сверхновые типа Ib формируются, когда звезда к моменту коллапса практически полностью сбрасывает внешнюю водородную оболочку, но сохраняет слой гелия. Сверхновые типа IIn, напротив, возникают, когда звезда окружена плотной водородной оболочкой (или облаком), с которым взаимодействует ударная волна при взрыве, создавая характерные узкие эмиссионные линии.

Как правило, проблем с классификацией у астрономов не возникает, однако SN 2014C оказалась редким исключением: расположенная на расстоянии примерно 49 миллионов световых лет от Земли сверхновая сначала демонстрировала признаки почти полностью утраченной водородной оболочки, но примерно через 100 дней после взрыва в ее спектре обнаружили яркие линии водорода.

Значит, выброшенные при взрыве слои SN 2014C быстро столкнулись с массивной водородной оболочкой, что нетипично для «классической» эволюции сверхновых типа Ib. Таким образом светило совершило редкий «переход» от одного типа к другому (IIn).

Чтобы выяснить причины подобного «перевоплощения» (и узнать, как массивные звезды теряют внешние слои перед коллапсом ядра), международная исследовательская группа из обсерватории Юньнань (Китайская академия наук) под руководством Чжао Цяня (Zhai Qian) проанализировала данные, полученные с помощью гигантского телескопа в обсерватории Гаомэйгу (Лицзян). Этот инструмент позволил в течение первого месяца после вспышки вести практически ежедневные наблюдения за сверхновой, а также проводить дополнительные спектральные и фотометрические замеры на более поздних стадиях.

Такой подход помог собрать обширный массив данных, а компьютерное моделирование — проследить начальное взаимодействие сверхновой с околозвездным веществом. Результаты исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, показали: плотная среда вокруг SN 2014C имела неравномерную структуру (больше напоминающую кольцо или «U-образную оболочку»), а ее сложное распределение вокруг сверхновой объясняет необычно высокую светимость и продолжительные спектральные изменения объекта.

В итоге авторы научной работы пришли к выводу, что некоторые массивные звезды могут взрываться в процессе активной потери оболочек, а оставшийся «рваный» водородный кокон и выброшенные слои — формировать вокруг сверхновой уникальную среду. Открытие поможет в создании более точных моделей взрывов сверхновых звезд.