Определена основная причина вспышек сверхновых типа Ia

Составив внушительную выборку сверхновых типа Ia, находящихся на большом удалении от Земли, астрономы выяснили, что эти взрывы обычно инициирует слияние двух белых карликов.

Группа астрономов из США, Израиля и Японии показала, что основной причиной взрывов сверхновых типа Ia должны быть слияния белых карликов.

Сверхновые, напомним, классифицируют по виду их спектров: объекты типа II имеют хорошо различимые линии водорода, а типы Ib/Ic, напротив, лишены H, но демонстрируют слабые линии кремния и серы. Для типа Ia также характерно отсутствие водорода, но линии Si и S в его спектрах — сильные.

Предшественниками сверхновых типа II считаются массивные проэволюционировавшие звёзды (красные и голубые сверхгиганты или яркие голубые переменные). С этим утверждением согласны все специалисты, так как светила упомянутых классов обнаруживались на архивных снимках, сделанных до вспышки. Аналогичным способом были определены предшественники сверхновых типов Ib/Ic — взаимодействующие двойные звёзды средней массы и звёзды Вольфа — Райе.

Случай сверхновых типа Ia, вспыхивающих в тот момент, когда масса белого карлика подходит к пределу Чандрасекара, более сложен. Причиной роста массы может стать и объединение белых карликов, находящихся в двойной системе, и аккреция — перенос вещества к карлику от звезды главной последовательности или гиганта. Обе модели вполне реалистичны, и вклад разных механизмов увеличения массы в общую частоту возникновения сверхновых необходимо как-то оценивать, поскольку вспышки типа Ia используются для измерения космологических расстояний (эти измерения, как должны помнить читатели «ModCos», привели к открытию ускоряющегося расширения Вселенной и были отмечены Нобелевской премией). Чем больше информации о взрывах сверхновых соберут астрономы, тем более точными будут методики определения расстояний.

К сожалению, отыскать на фотографиях, сделанных до вспышки, предшественника сверхновой Ia или обнаружить пережившего взрыв компаньона белого карлика никому пока не удалось, что заставляет исследователей искать способы непрямого сравнения двух моделей. Одним из наиболее надёжных методов такого рода считается сравнение по распределению времён задержки (delay-time distribution, DTD) — интервалов времени между вспышкой звездообразования и следующими за ней вспышками типа Ia. В 2008 году японские астрономы сопоставили частоту возникновения сверхновых в эллиптических галактиках со средним возрастом звёздной популяции последних и вывели DTD степеннóго вида Ψ(t) ~ tβ, где β ≈ –1 в области времён задержки, изменяющихся от 0,1 до 4 млрд лет. Такое распределение хорошо согласуется с предсказаниями модели, в которой к взрыву приводит объединение белых карликов.

Некоторые другие исследовательские группы с выводами японцев не соглашались. Ещё в 2004-м будущий нобелиат Адам Рисс (Adam Riess) и его коллеги, к примеру, получили DTD, напоминающее гауссовское, с центром на отметке в 3,4 млрд лет.

Десять наиболее удалённых вспышек типа Iа, которые попали в новую выборку. Рядом с обозначением сверхновой указана величина красного смещения. (Иллюстрация из журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.)
Десять наиболее удалённых вспышек типа Iа, которые попали в новую выборку. Рядом с обозначением сверхновой указана величина красного смещения. (Иллюстрация из журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.)

Авторы нового исследования попытались разрешить противоречия, составив обширную выборку вспышек типа Ia по результатам длительных наблюдений небольшого участка северного неба на телескопе «Субару». Тот же участок в разные годы исследовали с помощью Инфракрасного телескопа Соединённого Королевства, орбитального телескопа GALEX, работающего в УФ-диапазоне, и телескопов Обсерватории им. Кека, и вся эта информация также учитывалась при расчётах.

Завершив предварительную обработку данных, астрономы получили группу из 150 сверхновых, бóльшую часть которой составляли сверхновые типа Ia. В диапазоне красного смещения z < 0,5 таковых оказалось 5, в промежутке 0,5 < z < 1,0 — 50, а в интервале 1,0 < z < 2,0 — 38. По числу сверхновых типа Ia, удалённых на значительные расстояния от Земли, выборка, заметим, превзошла все ранее составленные.

Определённая авторами частота взрывов типа Ia в целом согласуется с результатами вычислений, проведённых другими группами: в диапазоне 0 < z < 1 она растёт, а затем выходит на некоторый постоянный уровень. Наиболее вероятное DTD при этом имело знакомый вид Ψ(t) ~ tβ, а параметр β оказался равен –1,1 ± 0,1 (стат.) ± 0,17 (сист.).

Все теоретические варианты распределения, предлагаемые в аккреционных моделях, очень быстро спадают в области задержек, превышающих несколько миллиардов лет. Полученное DTD этому условию явно не удовлетворяет, а потому объединение белых карликов и должно быть основной причиной вспышек типа Ia.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Обсерватории им. Кека.

7 Октября 2011, 3:03    Den    2984    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.