Открыть главное меню

IPTF14hls — сверхновая с необычными свойствами, вспыхивавшая непрерывно в течение последних трёх лет (по состоянию на 2017 год).[1] До этого вспышка произошла в 1954 году.[2] Ни одна из предложенных теорий не объясняет полностью всех аспектов данного явления.

iPTF14hls
IPTF14hls.png
Наблюдательные данные
(Эпоха J2000[1])
Созвездие Большая Медведица
Прямое восхождение 09ч 20м 34.30с[1]
Склонение +50° 41′ 46.80″[1]
Дата открытия сентябрь 2014
Максимальный блеск (V) 17,716 (R)[1]
Расстояние 156,2 Мпк[1]
Физические характеристики
CRTS CSS141118 J092034+504148
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?

НаблюденияПравить

 
Сверхновая iPTF14hls до и после обнаружения

Звезда iPTF14hls была открыта в сентябре 2014 года в рамках обзора PTF Паломарской обсерватории,[3] данные были опубликованы в ноябре 2014 года в рамках обзора CRTS survey[4] под обозначением CSS141118:092034+504148.[5] В январе 2015 года информация о вспышках подтвердилась.[6][2] В то время считалось, что наблюдалась единственная вспышка сверхновой II-P типа, которая должна ослабнуть в течение 100 дней, однако же вспышки возобновлялись в течение более 600 дней с переменной яркостью по крайней мере 5 раз. Яркость менялась на величину до 50%,[2] достигая пяти пиков.[3] Также вместо охлаждения со временем, как происходит при вспышке сверхновых типа II-P, объект сохранял почти постоянную температуру около 5000–6000 K.[1] Исследование более старых фотографий неба показало, что в 1954 году была вспышка в том же направлении на небе.[2] С 1954 года звезда взрывалась 6 раз.[7]

Исследования сверхновой в основном проводятся под руководством Iair Arcavi. Его международная группа исследователей использовала спектрометр LRIS телескопа «Кек-I» для получения спектра галактики, в которой звезда находится, а также спектрограф DEIMOS телескопа «Кек-II» для получения спектров высокого разрешения самой необычной сверхновой.[8]

Галактика, в которой находится iPTF14hls, является карликовой галактикой со звездообразованием, содержание металлов мало; слабое поглощение в линии железа в спектре сверхновой согласуется с низкой металличностью объекта-предшественника.[1] Исследование показало, что взорвавшаяся звезда была по крайней мере в 50 раз массивней Солнца.[9] Также учёные отмечают тот факт, что темп расширения выброшенного вещества оказывается ниже, чем у всех других исследованных сверхновых, в 6 раз, как будто вспышка происходит в замедленном режиме. Однако же, если бы это было следствием релятивистского замедления времени, то наблюдалось бы смещение линий в спектре в красную область, в 6 раз меньшее по сравнению с обычными сверхновыми, что не согласуется с наблюдениями.[1] В 2017 году скорость расширения оценивалась в 1000 км/с.[10][11]

Наблюдения в будущемПравить

iPTF14hls представляет собой происходящее в настоящее время явление. Наблюдения в ряде длин волн необходимы для понимания природы подобных необычных объектов. После того, как объект в конечном итоге станет остатком сверхновой, можно ожидать появления новых гипотез о природе звезды-предшественника и механизма вспышек. Группа Arcavi предполагает проведения дальнейших исследований в различных областях электромагнитного излучения совместно с наблюдателями на других телескопах.[12] Среди указанных телескопов упомянуты Северный оптический телескоп и космическая обсерватория Swift, космический телескоп Fermi,[13] а телескоп Хаббл начал проводить наблюдения этой области в декабре 2017 года.[12][14]

ГипотезыПравить

Современные теории показывают, что звезда утратит весь водород в течение первой вспышки сверхновой; в зависимости от начального размера звезды остаток образует нейтронную звезду или чёрную дыру, поэтому наблюдаемое явление считается первым в своём роде.[1][3][2] На данный момент не существует теории, которая объясняла бы наблюдения.[14][15] Ни одна из представленных ниже гипотез не объясняет механизм сохранения водорода или наблюдаемую энергию.[16][17] Согласно работам Iair Arcavi, открытие данного объекта потребует уточнения существующих теорий о механизмах вспышек или же разработки нового сценария вспышек, способных[1]

  1. создавать такие же спектральные характеристики, как и у обычных сверхновых типа II-P, но эволюция спектра замедлена в 6-10 раз;
  2. обладать энергией для поддержания кривой блеска, при этом не создавая узких линий или сильного радио- и рентгеновского излучения, свидетельствующего о взаимодействии с околозвёздным веществом;
  3. создавать по крайней мере пять пиков на кривой блеска;
  4. отделять область фотосферы, создающую линии, и область непрерывного излучения;
  5. сохранять постоянный градиент скорости в течение более 600 дней.

АнтивеществоПравить

Одна из гипотез включает предположение о сгорании антивещества в ядре звезды;[3] данная гипотеза утверждает, что массивные звёзды становятся такими горячими в ядре, что их энергия преобразуется в вещество и антивещество, благодаря чему звезда становится крайне нестабильной и создаёт вспышки в течение нескольких лет.[18] Антивещество при взаимодействии с обычным веществом приводит к взрывам, которые выбрасывают внешние слои звезды; такой процесс может продолжаться десятилетиями до финального мощного взрыва и коллапса в чёрную дыру.[9]

Пульсирующая парно-нестабильная сверхноваяПравить

Другая гипотеза включает предположение о пульсирующей парно-нестабильной сверхновой, массивной звезде, способной терять половину массы до начала серии мощных вспышек.[1][16] При каждом проявлении пульсации вещество, улетающее с одной звезды, может сталкиваться с улетевшим ранее веществом и создавать яркие вспышки, похожие на взрывы сверхновой (см. псевдосверхновая). Однако энергия, созданная iPTF14hls, превышает предсказываемую в рамках данной гипотезы.[9]

МагнетарПравить

Модель магнетара также может объяснить многие из наблюдаемых особенностей вспышки, но она даёт более гладкую кривую блеска и может потребовать изменений мощности магнитного поля.[17][19]

Ударное взаимодействиеПравить

Ещё одна гипотеза, основанная на спектре излучения, предполагает, что характер спектра свидетельствует о ударном взаимодействии выброшенного вещества с плотным околозвёздным веществом.[20]

В декабре 2017 года на основе данных телескопа Fermi группа исследователей сообщила, что у iPTF14hls, возможно, впервые зарегистрировано мощное гамма-излучение.[13] Источник гамма-излучения возник приблизительно 300 дней спустя после вспышки iPTF14hls и до сих пор (апрель 2018 года) наблюдается, но для доказательства того, что именно iPTF14hls является источником гамма-излучения, требуются дополнительные наблюдения.[13] Если связь между iPTF14hls и источником гамма-излучения действительно существует, то возникают сложности с моделированием гамма-излучения в рамках ускорения частиц в ударной волне, создаваемой вспышкой. Необходима высокая эффективность преобразования энергии, поэтому предполагается, что для объяснения некоторых свойств наблюдательных данных необходимо наличие джета от близкого компаньона.[13] Рентгеновское излучение не наблюдалось, что делает интерпретацию наличия гамма-излучения особенно сложной задачей.[21]

Common envelope jetsПравить

Данная гипотеза предполагает существование псведосверхновой с джетами в общей оболочке (англ. common envelope jets supernova impostor), возникающей на нейтронной звезде-компаньоне. Гипотеза представляет механизм нового вида повторяющихся вспышек, возникающих при входе нейтронной звезды в оболочку массивной звезды на поздней стадии эволюции и аккреции вещества оболочки с появлением джетов, взаимодействующих с окружающим веществом."[22][23] Выброшенное вещество может достигать скорости 104 км/с.[22]

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Iair; Arcavi; Howell, D. Andrew; Kasen, Daniel; Bildsten, Lars; Hosseinzadeh, Griffin; McCully, Curtis; Wong, Zheng Chuen; Katz, Sarah Rebekah; Gal-Yam, Avishay; Sollerman, Jesper; Taddia, Francesco; Leloudas, Giorgos; Fremling, Christoffer; Nugent, Peter E; Horesh, Assaf; Mooley, Kunal; Rumsey, Clare; Cenko, S. Bradley; Graham, Melissa L; Perley, Daniel A; Nakar, Ehud; Shaviv, Nir J; Bromberg, Omer; Shen, Ken J; Ofek, Eran O; Cao, Yi; Wang, Xiaofeng; Huang, Fang; Rui, Liming; Zhang, Tianmeng. Energetic eruptions leading to a peculiar hydrogen-rich explosion of a massive star (англ.) // Nature : journal. — 2017. — Vol. 551, no. 7679. — P. 210. — DOI:10.1038/nature24030. — Bibcode2017Natur.551..210A. — arXiv:1711.02671. — PMID 29120417.
  2. 1 2 3 4 5 'Zombie' star survived going supernova. By Paul Rincon, BBC News. 8 November 2017.
  3. 1 2 3 4 This star cheated death, exploding again and again. Lisa Grossman, Science News. 8 November 2017.
  4. The CRTS Survey. crts.caltech.edu. Дата обращения 15 ноября 2017.
  5. Detection of CSS141118:092034+504148.
  6. Li, Wenxiong; Wang, Xiaofeng; Zhang, Tianmeng. Spectroscopic Classification of CSS141118:092034+504148 as a Type II-P Supernova (англ.) // The Astronomer's Telegram : journal. — 2015. — 1 January (vol. 6898). — Bibcode2015ATel.6898....1L.
  7. Joel Hruska. Astronomers Find Star That Has Exploded Six Times (10 ноября 2017). Дата обращения 26 ноября 2017.
  8. Astronomers Discover A Star That Would Not Die. W. M. Keck Observatory. 8 November 2017.
  9. 1 2 3 Astronomers discover a star that would not die. Astronomy Now. 9 November 2017.
  10. Peculiar Supernovae. Dan Milisavljevic1, and Raffaella Margutti. arXive. 9 May 2018.
  11. Andrews JE, Smith N (2017). Strong late-time circumstellar interaction in the notso-impossible supernova iPTF14hls. ArXiv e-prints 1712.00514
  12. 1 2 Bizarre 3-Year-Long Supernova Defies Our Understanding of How Stars Die. Harrison Tasoff, Space. 8 November 2017.
  13. 1 2 3 4 Fermi Large Area Telescope detection of gamma-ray emission from the direction of supernova iPTF14hls (PDF). Noam Soker1, Avishai Gilkis. arXiv, Preprint 20 December 2017.
  14. 1 2 What Type of Star Made the One-of-a-kind Supernova iPTF14hls?. Arcavi, Iair. HST Proposal id.15222. Cycle 25. August 2017.
  15. Scientists on new supernova: WTF have we been looking at?. John Timmer, Ars Technica. 8 November 2017.
  16. 1 2 'Zombie star' amazes astronomers by surviving multiple supernovae. Ian Sample, The Guardian. 8 November 2017.
  17. 1 2 Models for the Unusual Supernova iPTF14hls. Stan E. Woosley. arXive, 26 January 2018.
  18. This Star Went Supernova … And Then Went Supernova Again. Jake Parks, Discovery Magazine. 9 November 2017.
  19. A magnetar model for the hydrogen-rich super-luminous supernova iPTF14hls. Luc Dessart, Astronomy & Astrophysics. Volume 610, 22 February 2018. DOI:10.1051/0004-6361/201732402
  20. Strong late-time circumstellar interaction in the peculiar supernova iPTF14hls. Jennifer E Andrews, Nathan Smith. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 477, Issue 1, 11 June 2018, Pages 74–79. DOI:10.1093/mnras/sty584
  21. Fermi Large Area Telescope detection of gamma-ray emission from the direction of supernova iPTF14hls. Qiang Yuan, Neng-Hui Liao, Yu-Liang Xin, Ye Li, Yi-Zhong Fan, Bing Zhang, Hong-Bo Hu, Xiao-Jun Bi. ArXiv. 1 February 2018.
  22. 1 2 Common envelope jets supernova (CEJSN) impostors resulting from a neutron star companion. Avishai Gilkis, Noam Soker, Amit Kashi. arXive. 1 March 2018.
  23. Explaining iPTF14hls as a common envelope jets supernova. Noam Soker1, Avishai Gilkis. arXiv. Preprint 20 December 2017.

СсылкиПравить