Космическая гамма-обсерватория NASA «Ферми» зафиксировала следы гамма-излучения, исходящие от сверхсветящейся сверхновой SN 2017egm, расположенной в галактике NGC 3191. Этот космический взрыв произошел на удалении примерно 440 млн световых лет от нашей планеты. Ученые полагают, что аномально высокая энергия объекта обусловлена рождением магнитара — нейтронной звезды с экстремально мощным магнитным полем, сформировавшейся после коллапса ядра массивной звезды. Результаты научной работы опубликованы в издании Astronomy & Astrophysics.
Природа сверхновых с коллапсом ядра
SN 2017egm относится к категории сверхновых с коллапсом ядра. Подобные события знаменуют финал жизненного цикла массивных звезд: центральное ядро теряет стабильность и стремительно сжимается под воздействием собственной гравитации, превращаясь либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру. В случае формирования нейтронной звезды ядро массой 1–2 массы Солнца сжимается до радиуса около 20 км.
Плотность вещества таких объектов поражает воображение: одна чайная ложка «нейтронки» весит на Земле порядка 10 млн тонн, что эквивалентно массе 350 статуй Свободы. После коллапса остаток звезды может совершать до 700 оборотов в секунду. В условиях резкого усиления магнитного поля возникает магнитар — один из самых мощных магнитных объектов во Вселенной.
Роль магнитара в аномальной яркости
Исследователи убеждены, что наличие магнитара объясняет необычайную яркость SN 2017egm. Такие сверхновые светятся в видимом диапазоне в 10 раз интенсивнее стандартных аналогов. По одной из гипотез, дополнительная энергия подпитывается магнитаром, чье поле в 1000 раз сильнее, чем у обычных нейтронных звезд.
Научная группа сопоставила оптические данные и гамма-излучение SN 2017egm с теоретическими моделями. Ключевым звеном здесь выступает туманность магнитарного ветра — поток электронов и позитронов, выброшенных вращающимся объектом. В результате аннигиляции этих частиц высвобождается гамма-излучение, которое при столкновении с оболочкой обломков сверхновой трансформируется в видимый свет.
Поиск неоспоримых доказательств
«Почти 20 лет астрономы искали в данных «Ферми» гамма-сигналы от тысяч сверхновых, и, хотя о нескольких любопытных признаках уже сообщалось, до сих пор ни один из них не был бесспорным», — пояснил руководитель группы Фабио Асеро из Университета Париж-Сакле.
Из шести ближайших сверхсветящихся сверхновых, изученных за 16 лет работы обсерватории «Ферми», лишь SN 2017egm продемонстрировала подобные признаки. Хотя свет преодолевал путь в 440 млн лет, объект остается одним из наиболее близких к нам примеров сверхновых с коллапсом ядра.
Асеро отмечает, что спустя примерно три месяца после коллапса, когда внешние обломки остывают, гамма-излучение получает возможность «прорваться» наружу. Модель магнитара отлично объясняет начальную фазу события, однако требует корректировок для описания поздних стадий, когда видимый свет начинает затухать неравномерно.
Будущее гамма-астрономии
В завершение исследования группа оценила перспективы использования Обсерватории черенковского телескопного массива (CTAO). Согласно расчетам, 50 часов наблюдений с помощью наземных телескопов на площадках в Чили и Испании позволят фиксировать подобные взрывы на расстоянии до 500 млн световых лет.
