Астронет: Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ "Ау" от сверхновой Тихо Браге. http://variable-stars.ru/db/msg/1232394

"Ау" от сверхновой Тихо Браге.
12.12.2008 20:45 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

11 ноября 1572 года в созвездии Кассиопея вспыхнула ярчайшая звезда. Новая звезда затмила по яркости все остальные звезды на небе, и даже Венеру, и была видна даже днем. Наблюдать ее можно было в течение нескольких месяцев. Точные измерения положения звезды испанским ученым Херонимо Муньосом и датским астроном Тихо Браге показали, что звезда располагается существенно дальше Луны. Это оказалось полностью в противоречии с теми представлениями о строении небесной сферы, которые были приняты еще во времена Аристотеля ("изменения могут происходить лишь в подлунном мире") и, таким образом, не менялись в течение почти 2000 лет. В настоящее время мы можем наблюдать остаток сверхновой звезды Тихо Браге в виде расширяющейся оболочки (он был впервые обнаружен в 1952 году).

В 16 веке астрономы не знали, что за вид звезды они наблюдали. Только в 1940 году был сделан вывод о том, что эта звезда является сверхновой: явление, которым сопровождается окончание жизни массивных звезд. Несмотря на то, что звезда (вернее, ее остаток) исследовалась достаточно интенсивно, природа самой вспышки оставалась объектом обсуждения и споров. Сверхновые бывают разных типов, классифицируются, в основном, по наблюдаемым спектральным свойствам и виду кривых блеска. Некоторые из них связаны с процессом, когда происходит коллапс ядра и сброс оболочки массивных звезд в конце их жизни - это сверхновые II типа. Другие сверхновые рождаются в процессе взаимодействий между компонентами двойных звездных систем: происходит перетекание вещества с более массивного компонента на белый карлик; и когда масса превысит предел Чандрасекара, происходит взрыв, мы наблюдаем явление сверхновой звезды типа Ia.

Классификация исторических сверхновых намного проблематичнее, поскольку сообщения в хрониках или свидетельства очевидцев на график не нанесешь, а изучение остатков сверхновых не всегда может дать ответ по классификации типа взрыва. Но, несмотря на то, что звезда вспыхнула более 430 лет назад, природу вспышки можно исследовать и сегодня. Еще в 1960-х годах Шкловский и ван ден Берг независимо показали, что обнаружение и анализ спектра отраженного света (эха) от взрыва сверхновой от окружающих облаков может дать информацию о природе самого взрыва. Но идея оставалась только на бумаге в силу отсутствия технических возможностей того времени для детектирования таких слабых объектов.

Международная исследовательская группа использовала метод светового эха. Распространение света от взрыва звезды можно представить как расширяющуюся сферу. Если бы вспышка распространялась в вакууме, то наблюдатель видел бы только непосредственно сигнал, распространяемый по лучу зрения. Межзвездная среда заполнена газом и пылью. Когда свет нагревает газо-пылевое облако вдали от сверхновой, то некоторые фотоны от облака отражаются в направлении Земли, и достигают ее уже существенно позже самой вспышки. В качестве аналогии можно привести картинку: круги от брошенного камня в пруд - волны расходятся наружу равномерно, по кругу, пока не встретят препятствие. Происходит генерация новой волны, уже от препятствия в обратном направлении. Наблюдатель, находящийся в удалении, сначала увидит непосредственно волны от брошенного камня, а через некоторое время отраженные волны от препятствия.

Рисунок 1. Вспышка света от взрыва сверхновой звезды распространяется со скоростью света, достигая удаленные участки газопылевых облаков в разное время. Переизлученный свет из точки А достигает наблюдателя спустя достаточно большое время. Через некоторое время будет наблюдаться свет от области В. При этом в картинной плоскости будет "видно" движение облака от А к В с очень высокой скоростью (нередко со сверхсветовой), чего на самом деле не происходит (на самом деле фотон прошел расстояние только от точки С к В, которое существенно меньше расстояния от А до В).

Используя такие галактические облака межзвездного газа в качестве такого "зеркала", группа Оливера Краузе (Oliver Krause) из Института Астрономии Макса Планка проанализировала свет от звезды с помощью телескопов обсерватории Калар Альто (Calar Alto Observatory) и 8.2-метровым телескопом Subaru и определила точный тип взрыва. Результаты наблюдений опубликованы в журнале Nature от 4 декабря 2008 года.

Спектральный анализ светового эхо дает возможность заглянуть на сотни лет назад, т.к. несет информацию о химическом составе звезды в момент взрыва сверхновой. Результирующий спектр показал наличие кремния, серы и железа, а не водорода, что свидетельствует о том, что сверхновая Тихо является сверхновой Ia типа. Сверхновые звезды этого типа образуются в результате взрыва углеродно-кислородного белого карлика в двойной системе, и являются основными поставщиками тяжелых элементов во Вселенной. Все сверхновые типа Ia имеют практически одинаковую светимость, и по этой причине они используются в качестве космологической стандартной свечи для измерения расстояний во Вселенной.

К сожалению, до сих пор полностью все детали процесса взрыва сверхновых типа Ia до конца не понятны. Все известные последние взрывы сверхновых типа Ia происходили в других галактик. Для описания детальной физики этих событий было бы идеальным, если бы мы могли наблюдать одну из них в нашей собственной Галактике. Изучение светового эха от галактических сверхновых открывает для этого огромные возможности. Кроме того, наблюдая световое эхо, приходящее под разными углами от различных участков источника, становится возможным построить пространственную картинку взрыва. Изучение особенностей светового эха сверхновой Тихо Браге показало все признаки асферического (несимметричности) взрыва. Это, в свою очередь, накладывает новые жесткие ограничения на модели взрыва, которые могут быть сравнены с наблюдениями как для самого взрыва, так и для остатка сверхновой звезды.