Сверхновая SN 2023vbw

Астрономы, возможно, заметили крайне редкий тип взрыва звезды, так называемую парно-нестабильную сверхновую. Так называется событие, при котором очень массивная звезда полностью уничтожает себя, не оставляя ни нейтронной звезды, ни чёрной дыры.

Парно-нестабильные сверхновые должны встречаться крайне редко, поскольку порождающие их звёзды чрезвычайно массивны. В какой-то момент температура в их недрах может стать настолько высокой, что гамма-кванты начинают превращаться в пары электрон-позитрон. Из-за этого резко падает давление излучения в ядре звезды, и гравитация начинает побеждать. Начинается катастрофическое сжатие, которое запускает мощнейшую термоядерную реакцию. В результате вся звезда буквально разрывает сама себя на части. Согласно расчётам, такой судьбе должны подвергаться звёзды с начальными массами примерно от 140 до 260 масс Солнца. Считается, что звёзды, способные завершить жизнь подобным образом, должны формироваться в среде с низким содержанием тяжёлых элементов.

Сверхновую SN 2023vbw обнаружили в октябре 2023 года в ходе обзора неба Zwicky Transient Facility. Вспышка произошла на окраине небольшой карликовой галактики, расположенной примерно в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Первоначально вспышку классифицировали как обычную сверхновую типа II, возникающую после коллапса массивной звезды. Однако дальнейшие наблюдения показали, что объект заметно отличается от типичных представителей этого класса.

Первое, что привлекло внимание исследователей была необычная кривая блеска. Яркость сверхновой постепенно росла и достигла максимума лишь примерно через 190 суток после взрыва. Затем последовало быстрое падение светимости, после чего объект перешёл в стадию медленного затухания. Общая энергия, излучённая SN 2023vbw, составила около 3 × 10⁵⁰ эрг, что более чем в десять раз превышает показатели обычных сверхновых типа II.

Дополнительный анализ выявил ещё одну необычную особенность. Во время роста яркости температура объекта оставалась практически постоянной, хотя оболочка продолжала расширяться. Для такого поведения необходим мощный внутренний источник энергии, который трудно объяснить в рамках стандартной модели коллапса массивной звезды.

Моделирование показало, что предшественником сверхновой, вероятно, был чрезвычайно массивный голубой сверхгигант. По форме кривой блеска SN 2023vbw напоминает знаменитую сверхновую SN 1987A, однако значительно превосходит её по яркости и продолжительности вспышки. Масса выброшенного вещества оценивается в диапазоне от 170 до 350 солнечных масс, а кинетическая энергия взрыва оказалась в 60-130 раз выше максимальной энергии, которую способны обеспечить обычные сверхновые, возникающие при коллапсе железного ядра. Свойства SN 2023vbw хорошо соответствуют теоретическим моделям парно-нестабильных сверхновых.

Важным аргументом в пользу гипотезы парно-нестабильной сверхновой стала и среда, в которой произошёл взрыв. Родительская галактика отличается низким содержанием тяжёлых элементов. Именно такие условия предсказывают теоретические модели для формирования звёзд, способных завершить жизнь подобным образом.

Авторы работы также предполагают, что звезда-предшественник могла возникнуть в результате слияния двух очень массивных компонентов двойной системы. Такой сценарий естественным образом объясняет наличие плотной газовой оболочки вокруг объекта. Учёные также отмечают, что будущие обзоры неба с помощью обсерватории Веры Рубин и космического телескопа Грейс Роман могут обнаружить десятки и даже сотни подобных событий. Это позволит лучше понять эволюцию и гибель самых массивных звёзд во Вселенной.