Невспыхнувшая сверхновая и белый карлик, которого не может быть

26.04.2019 23:42 (Оновлено 27.04.2019 в 00:33)

Сверхновая потому и называется сверхновой, что звезда вспыхивает, увеличивая блеск в миллионы раз. После на месте вспышки можно найти звездный остаток и расширяющуюся туманность. Но иногда этот этап звездной эволюции идет не по сценарию.

Вспышки сверхновых связаны с разными вариантами эволюции массивных звезд. Катастрофическое повышение блеска может быть результатом, как завершением эволюции одиночной звезды, так и термоядерного взрыва белого карлика в тесной двойной системе. Последний вариант для астрофизиков особенно интересен – эти вспышки похожи друг на друга, как горошины в стручке. Обычно компаньон белого карлика в таких системах – маленькая обычная звезда – красный карлик.

Но что будет происходить в системе, состоящей из двух белых карликов? Белый карлик – не совсем обычная звезда, и по цвету она не обязательно белая. Если звезда с самого начала обладала небольшой массой, то, в конце концов, в ее ядре водород превращается в гелий, затем гелий может превратиться в углерод и кислород, и на этом термоядерные реакции останавливаются. Именно так образуются гелиевые или углеродно-кислородные белые карлики.

После прекращения термоядерных реакций гравитацию в белом карлике может уравновесить только релятивистский эффект – давление вырожденного электронного газа. Чем больше масса такой звезды, тем меньше ее радиус. Но для белых карликов существует четко обозначенный предел массы: чуть меньше, чем полторы массы Солнца – и белый карлик сожмется еще сильнее, превратившись в нейтронную звезду.

Двойной белый карлик в представлении художника. Credit: University of Oklahoma

И только в системе из двух белых карликов вместо обычной вспышки сверхновой может возникнуть невозможный объект: белый карлик с массой больше предельной. Именно такой – нестабильный сверхмассивный замагниченный быстро вращающийся белый карлик, возникший в результате слияния двух обычных белых карликов, удалось обнаружить в центре туманности WS35 в созвездии Кассиопеи.

Туманност WS35 и положение центральной звезды. V.V. Gvaramadze et al. / arXiv.org

По спектру удалось установить, что температура поверхности центральной звезды должна составлять порядка 200 тысяч кельвинов, а по массе она на 80 процентов состоит из кислорода и на 20 процентов из углерода, а водород и гелий отсутствуют, как и должно быть в случае слияния белых карликов. Зато

скорость звездного ветра составляет 16 тысяч километров в секунду, что бывает только у сброшенных при взрыве сверхновой оболочек.

В конце концов часть лишней массы будет сброшена. Время существования такого объекта всего несколько тысяч лет, затем наступит коллапс светила с его превращением в маломассивную нейтронную звезду. Этот переход будет сопровождаться гамма-всплеском, резким увеличением нейтринного потока, и наконец-то вспыхнет несостоявшаяся сверхновая.

Несколько моделей "нормальных сверхновых":