Взрыв SNR 0509-67.5 (SNR 0509) наблюдался 300–350 лет назад в Большом Магеллановом Облаке, одной из галактик-спутников Млечного пути. Однако, так как сам объект находится на расстоянии около 160 тысяч световых лет от Земли, стоит отметить, что в реальности событие произошло задолго до возникновения вида Homo Sapiens Sapiens, ныне читающих этот пост на портативном вычислительном устройстве. Эта сверхновая стала первым подтвержденным случаем возникновения сверхновой типа Ia за счет особого процесса, ранее существовавшего лишь в умах исследователей и в недрах суперкомпьютеров, моделирующих процессы гибели звезд. Сегодня мы знаем, что благодаря упорному труду математикой и физиков, мы стали понимать вселенную чуть лучше, и новую подсказку на этот раз принесла звезда, которая, казалось бы, уже давно должна была уйти во тьму: остаток былого величия умирающего светила - белый карлик.
Сверхновые типа Ia возникают при взрыве белого карлика — остывшей, погибшей звезды, лишённой источника термоядерной энергии. Наши читатели могут задастся вопросом: как может взорваться «мёртвая» звезда? Ответ в том, что при достижении пороговой массы около 1,4 солнечной в белом карлике запускается термоядерный взрыв: эта граница называется пределом Чандрасекара и обозначает верхний предел массы, при котором звезда всё ещё может существовать как белый карлик. Величина названа в честь американского астрофизика индийского происхождения, Субрахманьяна Чандрасекара, математически доказавшего его существование.
Белый карлик может набирать необходимую массу, «забирая» вещество у соседней звезды, находясь в составе двойной звездной системы. Это ограничивает число звездных пар, способных к подобному взрыву, набором параметров, допускающих возможность "космического пожара": более того, наблюдения и моделирование процессов показывают, что большинство сверхновых типа Ia образуются из белых карликов, которые ещё не достигли предела Чандрасекара.
Исследования показали, что механизм образования сверхновых типа Ia из небольших белых карликов может быть "двойным взрывом": для этого белый карлик, состоящий из углерода и кислорода, должен иметь важное отличие от своих собратьев - тонкую гелиевую оболочку. Этот инертный газ он может «захватить» у соседней звезды, либо позаимствовать у белого карлика при условии его высокого содержания на объекте. Этот сценарий более прост, чем самостоятельный набор массы свыше предела Чандрасекара с последующим взрывом сверхновой.
Последовательность процессов, в общих чертах, выглядит так: первый взрыв происходит в гелиевой оболочке из-за сжатия и нагрева. Взрывная волна сжимает углеродно-кислородное ядро белого карлика, что, в свою очередь, приводит ко второму взрыву, разрывающему погибшую звезду и зажигающему огонь сверхновой типа Ia. Моделирование показало, как должен выглядеть остаток такого события, и только недавно астрономы впервые увидели подтверждение своих расчётов буквально на небесах, сквозь экраны своих мониторов.
Остаток сверхновой SNR 0509 - газовый пузырь, распространившийся на десятки триллионов километров за сотни лет с невообразимой скоростью, вызванной последним криком древнего гиганта, состоит из двух «оболочек» ионизированного кальция; также присутствует дополнительный слой серы, что в точности согласуется с результатами моделирования. Их форма и параметры точно соответствуют сценарию "двойного взрыва", рассчитанному исследователями с использованием лишь своего ума и современных вычислительных машин.
Согласно новым расчётам, до момента своего гранд-финала SNR 0509 была белым карликом, обладающим массой приблизительно 1,028 массы Солнца, и окружённым тонкой гелиевой оболочкой массой 0,027 солнечной. Эта оболочка и образовала внешний «пузырь» из кальция, который за столетия после взрыва значительно расширился и сейчас находится на расстоянии 6,7 световых лет от центра. Однако стоит отметить, что учитывая время, за которое свет от взрыва звезды и его последствий шел к планете Земля и объективам наших телескопов, газовое облако неминуемо рассеится: в каком-то смысле, мы видим призрака, мираж древней катастрофы, который уже давно исчез с лица нашей вселенной.
Внутренний «пузырь» из кальция — результат взрыва самого белого карлика. Его радиус составляет 5,6 световых лет. Между слоями кальция, ближе к внешней оболочке, «просвечивает» слой серы. Яркие точки на снимках — это звёзды, не связанные со сверхновой.
Открытие не означает, что все сверхновые типа Ia образуются только-лишь по такому сценарию. При столкновении белых карликов они могут пройти через двойной взрыв, сбросив вещество. Такое событие тоже может породить двойной «пузырь» из кальция, но с другими параметрами. Пока можно утверждать, что некоторые двойные взрывы белых карликов приводят к появлению сверхновых типа Ia.
Важно, что белые карлики с параметрами, подходящими для двойного взрыва, встречаются достаточно часто, чтобы объяснить распространённость сверхновых типа Ia. Статья с описанием необычного остатка SNR 0509 опубликована на сайте nature.