Сверхновая SN 2023vbw: звёздный взрыв, не оставивший после себя и следа

Астрономы давно предсказывали, что самые массивные звёзды — с массой в сотни солнечных — могут погибать иначе, чем обычные светила. В стандартных сверхновых после взрыва остаётся компактный объект: нейтронная звезда или чёрная дыра. Но если ядро слишком тяжёлое, гамма-излучение начинает превращаться в пары электронов и позитронов, внутреннее давление падает, ядро сжимается, и запускается неконтролируемая термоядерная реакция, разносящая звезду в пыль. Именно такой сценарий называется парной нестабильностью, и до сих пор его существование оставалось лишь теорией.

Уникальные характеристики SN 2023vbw

Сверхновая SN 2023vbw была обнаружена в октябре 2023 года. Её яркость росла очень медленно — пик был достигнут примерно через 190 дней после начала взрыва, тогда как большинство сверхновых становятся максимально яркими за несколько недель. Полная энергия излучения более чем в 10 раз превзошла энергию типичных сверхновых II типа.

Международная группа под руководством Даити Хирамацу из Университета Флориды собрала обширные данные: фотометрию в разных диапазонах, спектры, наблюдения в рентгеновском и радиодиапазонах. Выяснилось, что вещество выброса двигалось со скоростью около 8 тысяч километров в секунду, а светимость оставалась стабильной на протяжении многих месяцев — необычное поведение для обычных сверхновых.

Моделирование световой кривой показало, что масса выброшенного вещества составляет от 170 до 350 солнечных масс — это намного больше, чем у самых мощных известных сверхновых. Кроме того, было выявлено от 1,2 до 1,6 солнечных масс радиоактивного никеля, распад которого поддерживает свечение. Эти параметры практически совпадают с теоретическими предсказаниями для парно-нестабильных сверхновых.

Условия для редкого взрыва

Галактика, в которой произошёл взрыв, бедна тяжёлыми элементами — как раз такие условия считаются необходимыми для формирования звёзд экстремально большой массы, способных войти в режим парной нестабильности. Низкое содержание металлов позволяет звезде сохранить достаточную массу до самой гибели.

Исследователи также обнаружили признаки того, что выброшенное вещество взаимодействовало с плотной дискообразной оболочкой вокруг звезды, которую та сбросила ещё до взрыва. Это столкновение усиливало свечение и может объяснить некоторые особенности наблюдаемой картины.

Авторы работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, отмечают, что SN 2023vbw остаётся достаточно яркой для дальнейших наблюдений. С вводом в строй новых телескопов — обсерватории имени Веры Рубин и телескопа Нэнси Грэй Роман — астрономы смогут обнаруживать десятки и сотни подобных объектов, что позволит оценить частоту парно-нестабильных взрывов во Вселенной и лучше понять судьбу самых массивных звёзд.