Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Однако убедительно доказать, что именно нейтрино “обеспечивают” энергией взрыв сверхновой, гораздо труднее. Ученые пробовали делать трехмерное компьютерное моделирование нейтринного механизма коллапсирующего ядра звезды, но это очень дорого и долго: даже один вычислительный эксперимент может занять несколько месяцев. И наблюдения не слишком помогают понять механизм взрыва сверхновой. “Дело в том, – говорит Стивен Смартт из Университета Квинс в Белфасте, – что вы видите только момент прохождения ударной волны через поверхность звезды-предшественницы”. Наблюдаемое свечение определяется радиусом звезды и количеством материала вокруг нее, а эти характеристики не слишком полезны для понимания механизма взрыва. “Решить этот вопрос можно, измерив кинетическую энергию выброшенного вещества, зная его движение и сравнивая энергию ударной волны и энергию взрыва звезды, – говорит Смартт. – Но это и теоретически трудно сделать, а обследовать непосредственно центр взрыва практически невозможно”.

Уже более тридцати пяти лет ученые изучают эволюцию SN 1987A. Они видели в реальном времени переход от небулярной стадии к остатку сверхновой. Большая загадка – отсутствующая нейтронная звезда: в соответствии с размером звезды-предшественницы (порядка двадцати масс Солнца) она, согласно теории, должна находиться в центре остатка сверхновой. Нейтринные наблюдения свидетельствовали, что на месте ядра исходной звезды действительно образовался компактный объект. Но астрономы ничего не нашли. Одно из возможных объяснений состоит в том, что там просто слишком много “мусора”, скрывающего ядро за плотными тучами пыли и газа. Или, возможно, магнитное поле нейтронной звезды, если она есть, либо слишком сильное, либо слишком слабое для того, чтобы стало возможно образование обычного пульсара. С другой стороны, возможно, на молодую нейтронную звезду упало слишком много выброшенного вещества – так много, что ее масса увеличилась до точки невозврата, вызвав дальнейший коллапс в черную дыру.

Никаких сигналов приближающейся смерти голубого сверхгиганта обнаружить не удалось, хотя ученые наблюдали сверхновую почти сразу после взрыва и знали, какая звезда была ее предшественницей¹⁵. Однако, кажется, по крайней мере некоторые звезды предупреждают нас о своей неминуемой кончине. Такую звезду астрономы обнаружили в 2013 году. Обычно новый интересный объект находят так: робот-телескоп сканирует ночное небо, а наблюдатели – дежурные астрономы – принимают поступающие данные и отбирают для последующего изучения те объекты, которые кажутся наиболее интересными и подходящими кандидатами в сверхновые. Таким образом, специалисты по возможности быстро стараются обнаружить космическое событие и начать его наблюдать. Когда, осветив сцену великолепным фейерверком, погиб красный сверхгигант, съемку неба в Северной Калифорнии вел дежурный обзорный робот-телескоп Palomar Transient Factory, а ровно через три часа после того, как свет вспышки сверхновой достиг Земли, ее заметили наблюдатели в Израиле. Звезда находилась в относительно близкой галактике и, что привлекло внимание, не была замечена накануне.

Так случилось, что на ту ночь одна из групп заранее забронировала время на телескопе Keck на Гавайях для каких-то других наблюдений. Офер Ярой из Института имени Вейцмана в Израиле поднял на ноги Дэна Перли, астрофизика из Калифорнийского технологического института, имевшего опыт работы с Keck. Перли немедленно попросил оператора телескопа на Гавайях направить телескоп на вспышку и в то же время быстро занял очередь для работы на орбитальном телескопе Swift, чтобы получить данные в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах.

Используя щелевой спектрограф, Перли удалось получить последовательность из четырех спектров. Метод заключается в том, что собранный телескопом свет направляется в спектрограф, где проходит через щель определенной ширины, для того чтобы, с одной стороны, собрать как можно больше света от искомого объекта, а с другой – оставить за кадром близлежащие светила. “Сегодня, в начале 2020 года, это самые ранние спектры, полученные сразу после взрыва сверхновой”, – говорит Ярон.

До тех пор астрономы считали, что невозможно предсказать, взорвется ли звезда в ближайшие десять тысяч лет. Однако группа Ярона выяснила, что, возможно, в будущем мы сможем наблюдать сигналы-предвестники, указывающие на неизбежную смерть гигантской звезды в течение нескольких лет, а может, даже за несколько месяцев до взрыва сверхновой. Подобным сигналом может служить все более и более ускоряющееся извержение вещества из звезды. Это напоминает подземные толчки, обусловленные быстро поднимающейся наверх магмой, которые являются предвестниками извержения некоторых вулканов¹⁶.