За последнее десятилетие было обнаружено множество сверхновых, пиковая светимость которых на один-два порядка выше, чем у обычных сверхновых известных типов. Эти звездные взрывы получили название сверхсветовых сверхновых (SLSNe).Некоторые из них имеют водород в своих спектрах, а некоторые демонстрируют его недостаток. Последние называются типом I, или бедным водородом, SLSNe-I.
SLSNe-I бросает вызов теории звездной эволюции, поскольку даже нормальные сверхновые еще не полностью изучены из первых принципов.Под руководством исследователя Астрономического института Штернберга Елены Сорокиной, которая была приглашенным исследователем в ИПМУ Кавли, и главного исследователя ИПМУ Кавли Кеньчи Номото, научного сотрудника Сергея Блинникова, а также исследователя проекта Алексея Толстова, команда разработала модель, которая может объяснить широкий диапазон наблюдаемых кривых блеска SLSNe-I в сценарии, который требует гораздо меньше энергии, чем другие предложенные модели.Модели, демонстрирующие события с минимальным энергетическим бюджетом, предполагают множественные выбросы массы в предсверхновых звездах.
Потеря массы и нарастание оболочек вокруг массивных звезд — общие черты звездной эволюции. Обычно эти оболочки довольно разбавлены, и они не меняют существенно свет, излучаемый большинством сверхновых.В некоторых случаях большое количество массы выбрасывается всего за несколько лет до окончательного взрыва.
Тогда «облака» вокруг сверхновых могут быть довольно плотными. Ударные волны, возникающие при столкновении выброса сверхновой и этих плотных оболочек, могут обеспечить необходимую мощность света, чтобы сделать сверхновую намного ярче, чем «голая» сверхновая без предварительно выброшенного окружающего материала.Этот класс моделей называют «взаимодействующими» сверхновыми.
Авторы показывают, что сценарий взаимодействия может объяснить как быстрое, так и медленно исчезающее SLSNe-I, поэтому широкий спектр этих интригующе ярких объектов может на самом деле быть почти обычными сверхновыми, помещенными в необычное окружение.Еще одна необычность — химический состав околозвездных «облаков». Обычно звездный ветер состоит в основном из водорода, потому что все термоядерные реакции происходят в центре звезды, а внешние слои водородные.В случае с SLSNe-I ситуация должна быть иной.
Звезда-прародитель должна потерять водород и большую часть гелия задолго до взрыва, так что за несколько месяцев до нескольких лет до взрыва она выбрасывает в основном углерод и кислород, а затем взрывается внутри этого плотного облака CO. Только этот состав может объяснить спектральные и фотометрические особенности наблюдаемых СЛСН с низким содержанием водорода во взаимодействующем сценарии.
Перед теорией звездной эволюции стоит задача объяснить происхождение таких бедных водородом и гелием предшественников и очень интенсивную потерю массы материала CO непосредственно перед окончательным взрывом звезды. Эти результаты были опубликованы в статье, принятой The Astrophysical Journal.