Взрывающиеся звезды, относимые к классу Ia являются одним из важнейших инструментов и одновременно объектов изучения в астрономии. Благодаря совершенно идентичным свойствам во время каждого взрыва, их используют для измерения расстояний во Вселенной. Такой взрыв, будучи очень ярким, виден очень далеко, а благодаря точному знанию его яркости и наблюдаемой яркости, можно определить, как далеко произошел взрыв. Существует множество гипотез, объясняющих рождение сверхновой типа Ia, большая часть из них включает белый карлик в двойной системе. Наконец, удалось напрямую наблюдать один из таких взрывов.

В сегодняшнем выпуске журнала Science команда астрономов, работающих в рамках проекта Palomar Transient Factory, представила результаты первого прямого наблюдения звезды – предшественника сверхновой типа Ia. Наблюдения показывают, что во взрыве участвовал красный гигант. Также удалось показать, что перед мощным взрывом, родившим сверхновую PTF 11kx, в системе произошел небольшой взрыв новой звезды. Расстояние до сверхновой составляет 600 миллионов световых лет. Отметим, что непрямые наблюдения другой сверхновой типа Ia, SN 2011fe, поведенные при помощи того же оборудования, показали, что ее предшественник не мог быть красным гигантом. Эти два наблюдения говорят о том, что, несмотря на идентичность свойств самих сверхновых, механизм их взрыва и их звезда-предшественник совсем не обязательно также идентичны.

«Мы знаем, что сверхновые типа Ia незначительно изменяются от галактики к галактике, и нам приходилось калибровать взрывы. Наблюдения сверхновой PTF 11kx впервые показывают нам, отчего это происходит, – говорит Питер Нуге, сотрудник Национальной лаборатории имени Беркли. – Это открытие дает нам возможность улучшить наши космические измерения».

«Это оказалось полной неожиданностью: сверхновые, которые так похожи, происходят от различных звезд, – говорит Энди Ховелл, сотрудник обсерватории Лас Камбрес. – Как эти явления могут быть так похожи, если у них разные источники?»

Хотя сверхновые типа Ia редки (их взрывы происходят раз в век или два в типичной галактике), находка PTF 11kx еще более редкая. «Такой образец можно найти один раз на тысячу сверхновых типа Ia, – говорит Нуге. – Прибор Real-Time Detection Pipeline обсерватории был необходим, чтобы мы смогли ее обнаружить».

Обзор, проводимый в рамках Palomar Transient Factory, использует полностью роботизированный телескоп Паломарской обсерватории. Собираемые телескопом данные передаются по специальной высокоскоростной сети (ESnet, Department of Energys Energy Sciences Network и High Performance Wireless Research and Education Network) в Лабораторию Беркли. Здесь система Real-time Transient Detection Pipeline распределяет полученные наблюдательные данные между суперкомпьютерами, которые автоматически выбирают на полученных снимках места, которые могут быть интересны и исследованы людьми. По словам Нуге, сеть нашла сверхновую 16 января 2011 года. Он тут же начал спектральный анализ взрыва в обсерватории Калифорнийского университета в Беркли. Это исследование показало сильные линии испускания кальция, что необычно для таких взрывов. Из-за этого исследование пошло дальше, теперь уже силами телескопов Обсерватории Кека. «Мы даже попросили нашего коллегу прервать его наблюдения, чтобы провести спектральные исследования как можно скорее», – говорит Нуге.

Наблюдения мощнейших телескопов Кека показали, что облака газа и пыли, окружающие PTF 11kx, движутся слишком медленно для такого взрыва, но слишком быстро, чтобы быть обычным солнечным ветром. Это привело к выводу, что до взрыва сверхновой звезда пережила взрыв новой. Эта гипотеза подтвердилась наблюдениями столкновения двух потоков газа и пыли – старого, вызванного новой и нового, вызванного сверхновой и нагнавшего своего неспешного предшественника. Линии испускания кальция при этом со временем ослабевали и в конце концов полностью исчезли. Но через 58 дней после взрыва линии кальция вновь проявились, причем очень отчетливо, что и говорит о столкновении двух поток материи. «Это самая интересная сверхновая, которую я когда-либо изучал. В течение нескольких месяцев практически каждое новое наблюдение показывало какие-то невиданные раньше явления», – говорит первый автор публикации Бен Дилди, сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

Повторяющиеся взрывы звезд – явление частое. В Млечном пути есть такая звезда – RS Змееносца. Эта звезда находится на расстоянии всего 5000 световых лет от нас, так что ее состав был определен легко – это двойная система, содержащая белый карлик и красный гигант. Материя, перетекающая с красного гиганта на карлик, вызывает взрывы новых звезд, случающиеся примерно раз в 20 лет. В таких взрывах белый карлик теряет больше массы, чем приобретает, воруя ее у красного гиганта, так что мощность взрывов со временем падает. В сверхновых типа Ia происходит аналогичный процесс, белый карлик ворует материал у своего компаньона, достигает критической массы и взрывается. Поэтому считается, что повторные новые не могут закончится сверхновой – если в первом взрыве карлик потерял массу, то в следующем ее будет еще меньше. На финальный взрыв не наберется. Сверхновая PTF 11kx стала первой, опровергающей эту гипотезу. Однако это пока одна сверхновая из тысяч, так что отвергать выводы, сделанные при наблюдении множества других объектов, пока рано.