Невспыхнувшая сверхновая и белый карлик, которого не может быть

Сверхновая потому и называется сверхновой, что звезда вспыхивает, увеличивая блеск в миллионы раз. После на месте вспышки можно найти звездный остаток и расширяющуюся туманность. Но иногда этот этап звездной эволюции идет не по сценарию. Вспышки сверхновых связаны с разными вариантами эволюции массивных звезд. Катастрофическое повышение блеска может быть результатом, как завершением эволюции одиночной звезды, так и термоядерного взрыва белого карлика в тесной двойной системе. Последний вариант для астрофизиков особенно интересен – эти вспышки похожи друг на друга, как горошины в стручке. Обычно компаньон белого карлика в таких системах – маленькая обычная звезда – красный карлик. Но что будет происходить в системе, состоящей из двух белых карликов? Белый карлик – не совсем обычная звезда, и по цвету она не обязательно белая. Если звезда с самого начала обладала небольшой массой, то, в конце концов, в ее ядре водород превращается в гелий, затем гелий может превратиться в углерод и кислород, и на этом термоядерные реакции останавливаются. Именно так образуются гелиевые или углеродно-кислородные белые карлики. После прекращения термоядерных реакций гравитацию в белом карлике может уравновесить только релятивистский эффект – давление вырожденного электронного газа. Чем больше масса такой звезды, тем меньше ее радиус. 

Но для белых карликов существует четко обозначенный предел массы: чуть меньше, чем полторы массы Солнца – и белый карлик сожмется еще сильнее, превратившись в нейтронную звезду.

И только в системе из двух белых карликов вместо обычной вспышки сверхновой может возникнуть невозможный объект: белый карлик с массой больше предельной. Именно такой – нестабильный сверхмассивный замагниченный быстро вращающийся белый карлик, возникший в результате слияния двух обычных белых карликов, удалось обнаружить в центре туманности WS35 в созвездии Кассиопеи.

По спектру удалось установить, что температура поверхности центральной звезды должна составлять порядка 200 тысяч кельвинов, а по массе она на 80 процентов состоит из кислорода и на 20 процентов из углерода, а водород и гелий отсутствуют, как и должно быть в случае слияния белых карликов. Зато скорость звездного ветра составляет 16 тысяч километров в секунду, что бывает только у сброшенных при взрыве сверхновой оболочек.

В конце концов часть лишней массы будет сброшена. Время существования такого объекта всего несколько тысяч лет, затем наступит коллапс светила с его превращением в маломассивную нейтронную звезду. Этот переход будет сопровождаться гамма-всплеском, резким увеличением нейтринного потока, и наконец-то вспыхнет несостоявшаяся сверхновая.
Несколько моделей "нормальных сверхновых":

Первая молекула во Вселенной наконец обнаружена в космосе

В ранние годы нашей Вселенной, более чем 13 миллиардов лет назад, она была наполнена атомами всего лишь трех химических элементов. Звезды начали формироваться лишь спустя 100 миллионов лет. Однако не позже, чем через 100000 лет после Большого взрыва, во Вселенной появилась самая первая молекула, невероятное соединение гелия и положительно заряженного водорода в структуре, известной как гелий-гидрид ион (HeH+). «Химия тогда только начиналась», - сказал Дэвид Ньюфельд (David Neufeld), профессор Университета Джона Хопкинса, США, и один из авторов новой научной работы, в которой описывается обнаружение в космосе этой «неуловимой» молекулы. «Формирование молекулы HeH+ имеет примерно такое же значение для эволюции химических процессов во Вселенной, какое имеет для жизни на Земле переход от одноклеточных форм к многоклеточным организмам», - сказал он представителям информационного агентства Франс Пресс. Теоретические модели уже давно предсказывали существование молекулы HeH+, а кроме того, эта молекула была синтезирована в лаборатории и подробно изучалась, начиная еще с 1925 г. Однако обнаружение молекулы HeH+ в естественных условиях до сих пор ни разу не было осуществлено.

Проблема с обнаружением этой молекулы состоит в том, что испускаемые ею электромагнитные волны лежат в дальнем ИК-диапазоне, что затрудняет их наблюдения с поверхности Земли – поскольку атмосфера нашей планеты поглощает эти волны. Поэтому в новой работе Ньюфелд и его коллеги использовали для наблюдений самолетную обсерваторию НАСА SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), которая позволила устранить около 85 процентов «атмосферного шума». Исследователи знали, что гелий-гидрид ион следует искать в окрестностях умирающих звезд, подобных Солнцу, которые называют планетарными туманностями, поэтому объектом этих наблюдений стала планетарная туманность NGC 7027, находящаяся на расстоянии примерно 3000 световых лет от нас. Данные, полученные в результате трех полетов обсерватории SOFIA, выполненных в мае 2016 г., позволили исследователям однозначно установить присутствие молекулы HeH+ в окрестностях наблюдаемой планетарной туманности.

Интересная близлежащая карликовая галактика с активным ядром

Международная команда астрономов провела оптические и спектроскопические наблюдения карликовой галактики NGC 4395, содержащей активное ядро (active galactic nucleus, AGN). Эти наблюдения позволили исследователям подробно рассмотреть это AGN и помогут глубже понять природу этого объекта. AGN представляют собой компактные области в центрах галактик, которые имеют более высокую светимость, по сравнению с окружающим их светом галактики. Их высокоэнергетическое излучение связано или с присутствием черной дыры, или со звездообразовательной активностью в центре галактики. AGN в местных карликовых галактиках дают прекрасную возможность изучать относительно небольшие сверхмассивные черные дыры (СМЧД). Проводя подробный анализ кинематики и морфологии ионизированного газа в таких карликовых галактиках, астрономы могут получить ценную информацию об эволюции таких небольших СМЧД. Расположенная на расстоянии примерно 14,3 миллиона световых лет, галактика NGC 4395, представляет собой пример близлежащей карликовой галактики с AGN. Она является перспективной целью для изучения природы AGN карликовых галактик, поскольку близость этой галактики позволяет хорошо рассмотреть при помощи телескопов ее ядро. Поэтому в новом исследовании группа астрономов под руководством Карины Брум (Carine Brum) из Федерального университета в Санта-Марии, Бразилия, провела оптические и ИК спектроскопические наблюдения внутренней области галактики NGC 4395. Для этой цели астрономы использовали спектрографы Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) и Gemini Near-infrared Integral Field Spectrograph (NIFS), расположенные в обсерватории Gemini North(«Джемини север»), Гавайи.

Эта наблюдательная кампания позволила исследователям оценить свойства ионизированного и молекулярного газа в галактике NGC 4395. В частности, исследователи наблюдали вытянутое облако, расположенное на расстоянии примерно в 78 световых годах от ядра.

Газ в этом облаке демонстрирует голубое смещение, соответствующее скорости примерно в 30 километров в секунду относительно окружающего материала. Согласно исследователям, это означает, что газ течет в сторону ядра с массовой скоростью порядка 0,00032 массы Солнца в год. Однако происхождение этого материала осталось неизвестным. Возможно, он представляет собой остатки газа галактики, которая вошла в состав галактики NGC 4395 в результате слияния, или газовое облако с низкой металличностью, считают авторы работы

Кроме того, команда Брум определила, что болометрическая светимость AGN галактики NGC 4395 составляет примерно 99 дуодециллионов эрг в секунду, а масса центральной СМЧД – порядка 250000 масс Солнца.

Строящемуся космическому телескопу НАСА WFIRST грозит сокращение финансирования

Астрофизическая миссия НАСА, которая избежала отмены финансового обеспечения в прошлом году, до сих пор продолжает испытывать проблемы с финансированием, а возможно, оно даже будет вновь приостановлено в этом году, предупредили официальные лица проекта на этой неделе. Бюджетное требование НАСА на 2020 фискальный год не включает запроса на финансирование миссии Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) – второй по значимости флагманской астрофизической миссии агентства после космического телескопа James Webb Space Telescope (JWST). В качестве обоснования отсутствия запроса на финансирование этой миссии в новом бюджетном предложении НАСА указало «высокую стоимость миссии и наличие более приоритетных целей, таких как ускорение строительства космической обсерватории James Webb Space Telescope». Телескоп WFIRST считался наиболее перспективной, флагманской миссией по итогам последнего «Десятилетнего обзора» космических миссий, результаты которого были опубликованы в 2010 г. Этот космический аппарат, оснащенный 2,4-метровым основным зеркалом, предоставленным НАСА Национальным управлением военно-космической разведки США, предназначен для проведения исследований самых разнообразных космических объектов, начиная от экзопланет и вплоть до темной материи и темной энергии. Эта миссия, общая стоимость которой по состоянию на настоящее время была ограничена 3,2 миллиарда USD, предположительно, будет запущена в 2025 г.

Согласно администратору НАСА Джму Брайденстайну, строительство миссии WFIRST будет вновь возобновлено после запуска обсерватории JWST. «Спутник WFIRST станет для нас первоочередной миссией, когда «Джеймс Уэбб» будет находиться на орбите», - сказал он.

В бюджетном требовании администрации НАСА на 2019 фискальный год также фигурировала приостановка финансирования миссии WFIRST. Однако при принятии окончательного законопроекта о расходах в феврале это требование было проигнорировано и утверждено финансирование миссии в объеме 312 миллионов USD. Однако, согласно руководству проекта WFIRST, для того, чтобы иметь возможность придерживаться расписания, в 2019 г. требовалось финансирование в объеме не менее 372 миллионов USD. С учетом этого недофинансирования в текущем году проект потребует 542 миллиона USD, чтобы иметь возможность придерживаться запланированного графика и не превысить максимальную итоговую стоимость в 3,2 миллиарда USD, пояснили представители проекта WFIRST