Раскрыто одинокое происхождение Кассиопеи А

Ученые предполагают, что эти звезды в основном происходят из двойных звездных систем, где одна из звезд отрывает внешние слои другой звезды своим гравитационным притяжением - было приложено много усилий, чтобы обнаружить оставшуюся звезду-компаньон после таких сверхновых с разорванной оболочкой. В некоторых обзорах звезда-компаньон была успешно обнаружена, но также есть множество случаев, когда спутник не может быть найден, что создает серьезную проблему для гипотезы о двойных системах. Самый известный случай - это Кассиопея A (Cas A), остаток сверхновой с разорванной оболочкой, у которого, как предсказывают, будет звездный компаньон, хотя ничего не было обнаружено после взрыва.

В недавно опубликованном исследовании, проведенном Центром передового опыта ARC по открытию гравитационных волн (OzGrav), исследователи предлагают новый сценарий создания таких одиноких звезд с разорванной оболочкой.

Исследователь OzGrav и ведущий автор исследования доктор Риосуке Хираи объясняет: «В нашем сценарии звезда с разорванной оболочкой имела двойного компаньона с массой, очень похожей на ее. Поскольку массы похожи, у них очень похожее время жизни, то есть взрыв первой звезды произойдет, когда вторая звезда тоже будет близка к смерти».

Известно, что за последний миллион лет своей жизни массивные звезды превращаются в красных сверхгигантов с нестабильными и раздутыми внешними слоями. Таким образом, если первая сверхновая в двойной звездной системе столкнется с пухлым красным сверхгигантом, она может легко снять его внешние слои, превратив его в звезду с разорванной оболочкой. Звезды разрушаются после сверхновой, поэтому вторичная звезда остается одна и будет казаться одинокой к моменту взрыва 1 миллион лет спустя.

Ученые OzGrav выполнили гидродинамическое моделирование столкновения сверхновой звезды с красным сверхгигантом, чтобы выяснить, сколько массы может быть потеряно в результате этого процесса. Они обнаружили, что если две звезды расположены достаточно близко, сверхновая может снять почти 90% внешнего слоя звезды-компаньона.

«Этого достаточно, чтобы вторая сверхновая в двойной системе превратилась в сверхновую с разорванной оболочкой, что подтверждает правдоподобность предлагаемого нами сценария», - говорит Хираи. «Даже если она находится недостаточно близко, все равно может удалить большую часть внешних слоев, что делает и без того нестабильную оболочку еще более нестабильной, что приводит к другим интересным явлениям, таким как пульсации или взрывы».

Если сценарий OzGrav произойдет, оторванная оболочка должна будет плавать в виде односторонней оболочки на расстоянии примерно 30–300 световых лет от места расположения второй сверхновой. Недавние наблюдения показали, что действительно существует материальная оболочка, расположенная на расстоянии примерно 30-50 световых лет от Cas A.

Хираи добавляет: «Это может быть косвенным доказательством того, что Cas A был первоначально создан с помощью нашего сценария, что объясняет, почему у него нет звезды-компаньона. Наше моделирование доказывает, что новый сценарий может быть одним из самых многообещающих способов объяснить происхождение одного из самых известных остатков сверхновой, Cas A».

Ученые OzGrav также предсказывают, что этот сценарий имеет гораздо более широкий диапазон возможных результатов - например, он может произвести такое же количество частично обнаженных звезд. В будущем будет интересно изучить, что происходит с этими частично лишенными слоев звездами и как их можно наблюдать.