Звездная археология: «Чандра» помогла реконструировать взорвавшуюся сверхновую

Археологию представляют обычно как раскопки где-нибудь в джунглях или внутри древних пирамид. Однако исследование в The Astrophysical Journal показывает, что и в космосе возможны своего рода археологические изыскания.

Изучая данные рентгеновской обсерватории «Чандра», астрономы исследовали останки погибшей звезды. Эта «археология сверхновых» помогла раскрыть важные детали о звезде, которая самоуничтожилась — вероятно, более миллиона лет назад.

Сегодня система под названием GRO J1655-40 состоит из черной дыры массой почти в семь солнечных и звезды примерно вдвое меньшей массы. Однако так было не всегда. Изначально пара состояла из двух ярких светил. Истратив все топливо, большая звезда взорвалась, превратившись в сверхновую. Внешние ее слои разлетелись окрест, частично упав на соседку.

Обнажившееся ядро сколлапсировало в черную дыру, существующую и поныне. Расстояние между ней и ее компаньоном со временем сократилось из-за потери энергии системой, в основном за счет излучения гравитационных волн. Когда оно стало достаточно малым, черная дыра, обладающая мощным гравитационным притяжением, начала перетягивать вещество со звезды-соседа, возвращая часть материала, который когда-то был сброшен ее взорвавшейся прародительницей.

Большая часть поглощается черной дырой, а остальное образует аккреционный диск, который выбрасывает вещество в межзвездное пространство в виде сильных ветров.

Вот тут и начинается настоящая рентгеновская «археологическая охота». Астрономы использовали «Чандру» для наблюдения за GRO J1655-40 в 2005 году, когда ее рентгеновское излучение было особенно ярким. Обсерватория зафиксировала следы отдельных элементов в ветрах черной дыры, получив детальные спектры — распределение рентгеновского излучения по разным длинам волн.

Сравнивая спектры с компьютерными моделями звезд, превращающихся в сверхновые, ученые сумели восстановить ключевые физические характеристики взорвавшейся звезды. Они обнаружили, что, судя по количеству 18 различных элементов в ветре, погибшее светило было примерно в 25 раз массивнее Солнца и содержало гораздо больше элементов тяжелее гелия по сравнению с нашей звездой.

Это исследование открывает путь для новых работ в области «археологии сверхновых» с использованием данных о других двойных звездных системах.