Редкая сверхновая вспыхнула дважды из-за соседства с черной дырой

❋ 5.5

Не все сверхновые похожи друг на друга. Некоторые вспыхивают дважды и озадачивают ученых необычной светимостью. Одной из таких стала SN 2023zkd, которая сперва казалась «нормальной». Как выяснилось, причина необычной эволюции сверхновой кроется в ее многолетней истории взаимодействия со скрытой соседкой.

Астрономия

# двойная звезда

# космос

# Сверхновая

# черная дыра

# эволюция звезд

Черная дыра и звезда, которая скоро вспыхнет сверхновой, в представлении художника / © Melissa Weiss/CfA

В конце эволюции некоторые массивные звезды взрываются, сбрасывая с себя внешнюю оболочку. При этом они резко наращивают свою светимость, а потом плавно «затухают». Это явление называют вспышкой сверхновой. Ученые подразделяют сверхновые по типам в зависимости от характера и особенностей их излучения. Например, сверхновые I типа образуются из-за термоядерного взрыва, и изменения их светимости после события настолько схожи, что по ним иногда вычисляют расстояния до галактик. Сверхновые II типа гораздо разнообразнее.

Они образуются из-за гравитационного коллапса ядра звезды. Сбросив оболочку, она превращается в нейтронную звезду или черную дыру. После первичной вспышки светимость некоторых таких сверхновых меняется довольно непредсказуемо: например, они могут вспыхнуть во второй раз.

Обычные сверхновые II происходят чаще сверхновых I типа, а вот события II типа «с особенностями» встречаются ученым довольно редко. Еще реже появляется шанс их подробно изучить, ведь наблюдать необходимо с первых же дней вспышки, а еще лучше начать заранее. Такой знаковой вспышкой стала SN 2023zkd, сверхновая типа IIn.

Сверхновую SN 2023zkd заметили в июле 2023 года с помощью Установки для поиска транзиентов имени Цвикки (ZTF). Оповещение пришло от алгоритма на базе нейросетей, натренированного искать необычные вспышки. Благодаря раннему предупреждению астрономы смогли сразу начать наблюдения за быстро меняющимся объектом. На сверхновую «смотрели» и наземные, и космические телескопы.

SN 2023zkd расположена в 730 миллионах световых лет от Земли. Сперва она выглядела как обычная сверхновая, но через 240 дней вспыхнула снова почти с той же яркостью. Подняв архивные данные наблюдений, ученые восстановили поведение звезды за пять лет до превращения в сверхновую. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Оказалось, что «виновник» бурного завершения эволюции звезды — ее компаньон. Вероятно, это была черная дыра в 10 раз массивнее Солнца. Сама звезда была в десятки раз массивнее нашего светила, но во взаимодействии с черной дырой начала терять вещество. По расчетам авторов новой научной работы, в преддверии события она дважды «худела» и суммарно сбросила от пяти до шести солнечных масс.

Вероятная эволюция сверхновой SN 2023zkd. В ее центре — пара из звезды и черной дыры. Черная дыра «стягивала» вещество со звезды. Из сброшенной материи образовался «бублик» вокруг системы и «купола» над полюсами системы (первая иллюстрация). Звезда так и не успела слиться с черной дырой, от близости она взорвалась сверхновой. Когда сброшенная оболочка достигла «куполов», произошла еще одна яркая вспышка (четвертая иллюстрация) / © A. Gagliano et al, The Astrophysical Journal (2025)

Материя, сброшенная до события, не образовала полноценную «скорлупу» вокруг пары, а разлеталась от полюсов системы «куполами». Причина повторной вспышки сверхновой — столкновение «взрыва» с этим веществом. «Расшифровать» сложную геометрию SN 2023zkd было непросто.

«Объект 2023zkd демонстрирует самые явные признаки взаимодействия массивной звезды с компаньоном на протяжении нескольких лет до вспышки из тех, что мы видели. Мы думаем, он может быть одним из представителей целого класса скрытых вспышек, который мы сможем выявить с помощью нейросетей», — прокомментировала Эшли Виллар, астрофизик из Гарвардского университета (США), соавтор исследования.

Ученые продолжат исследовать 2023zkd с помощью космических телескопов «Джеймс Уэбб» и «Нэнси Грейс Роман». Последний будет запущен в октябре 2026 году. Впрочем, в ближайшее время у астрономов, которые занимаются сверхновыми, появится множество новых объектов для изучения. В июне 2025-го свою работу начала Обсерватория имени Веры Рубин. По оценкам, она будет находить примерно 100 тысяч сверхновых типа IIn в год.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор специализируется на популяризации астрономии и астрофизики. Пишет о строении Вселенной, космологических теориях и новых открытиях, раскрывая суть явлений и идей современного научного знания.