«Сверхновые типа Ia стали очень важны для физики в целом пару десятилетий назад, когда они использовались, чтобы показать, что расширение Вселенной ускоряется», — сказал ведущий автор Ор Граур, научный сотрудник Американского музея естествознания. Исторический факультет астрофизики и научный сотрудник Нью-Йоркского университета. «Тем не менее, мы до сих пор не знаем точно, какой тип звездной системы взрывается как сверхновая типа Ia или как происходит взрыв. Эти два вопроса были посвящены большим исследованиям, но ответы все еще неуловимы».Текущие исследования показывают, что взрывы сверхновых типа Ia происходят из двойных звездных систем — двух звезд, вращающихся вокруг друг друга, в которых по крайней мере одна звезда является белым карликом, плотным остатком звезды, которая была в несколько раз массивнее нашего Солнца.
Взрыв является результатом цепной термоядерной реакции, в результате которой образуется большое количество тяжелых элементов. Свет, который видят исследователи при взрыве сверхновой типа Ia, исходит от радиоактивного распада изотопа никеля (56Ni) на изотоп кобальта (56Co), а затем на стабильный изотоп железа (56Fe). Хотя пиковая яркость достигается относительно быстро, и большинство исследователей перестают наблюдать сверхновые примерно через 100 дней после начала взрыва, свет продолжает излучаться годами.
Предыдущие исследования предсказывали, что примерно через 500 дней после взрыва исследователи должны увидеть резкое падение яркости этих сверхновых — идею, названную «инфракрасной катастрофой». Однако такого падения не наблюдалось, поэтому Иво Зейтензал, исследователь из Австралийского национального университета и Центра передового опыта ARC по астрофизике всего неба и один из соавторов статьи, в 2009 году предсказал, что это должно произойти. быть за счет радиоактивного распада 57Co. Это более тяжелый изотоп кобальта с более длительным периодом полураспада, чем 56Co, и ожидается, что он предоставит дополнительный источник энергии, который начнет действовать примерно через два-три года после взрыва.
Исследователи проверили это предсказание напрямую, используя космический телескоп Хаббла, чтобы наблюдать сверхновую типа Ia SN 2012cg более чем через три года после ее взрыва в галактике NGC 4424, которая находится на расстоянии около 50 миллионов световых лет — по астрономическим меркам, близко.«Мы видели, как яркость сверхновой меняется так, как предсказывал Иво», — сказал Граур. «Интересно, однако, что мы обнаружили, что количество 57Co, необходимое для получения наблюдаемой яркости, было примерно вдвое больше ожидаемого количества. Эти две части информации предоставляют новые ограничения для моделей-предшественников и взрывов.
Иными словами, теперь у нас есть новая часть в загадка сверхновой типа Ia, один из важнейших инструментов современной космологии ».«Когда мы делали наш прогноз в 2009 году, я скептически относился к тому, будут ли при моей жизни обнаружены ключи к разгадке присутствия 57Co в сверхновых типа Ia», — сказал Зайтенцаль. «Я очень рад, что сейчас, всего семь лет спустя, мы уже ограничиваем сценарии взрыва, основанные на наших измерениях».У результатов есть одно предостережение: избыточная яркость, измеренная исследователями, может быть связана с явлением, известным как «световое эхо», а не 57Co. Световое эхо возникает, когда свет от взрыва взаимодействует с большим облаком пыли, которое рассеивает свет во всех направлениях. В этом случае свет от взрыва достигнет Земли дважды: один раз непосредственно от сверхновой, а затем много лет спустя в результате эха.
Чтобы исключить возможность появления света от эха, необходимо будет провести больше наблюдений сверхновых типа Ia, которые находятся ближе к Земле.