Международная группа ученых, в том числе астрономы из университетов Лестера, Бата и Уорика, нашли доказательства существования «горячего кокона» материала, охватывающего релятивистскую струю, спасающуюся от умирающей звезды. Это исследование опубликовано в Интернете сегодня и в печати в журнале Nature завтра.

Релятивистская струя — это очень мощное явление, которое включает плазменные струи, вылетающие из черных дыр со скоростью, близкой к скорости света, и может распространяться на миллионы световых лет .

Наблюдения за сверхновой SN2017iuk, сделанные вскоре после ее появления, показали, что она быстро расширяется со скоростью одной трети скорости света . Это самое быстрое расширение сверхновой, измеренное на сегодняшний день. Мониторинг оттока в течение многих недель выявил четкую разницу между исходным химическим составом и таковым в более поздние времена.

Взятые вместе, они являются индикаторами присутствия широко теоретизированного горячего кокона, заполняя пробел в наших знаниях о том, как струя материала, покидающая звезду, взаимодействует со звездной оболочкой вокруг нее и обеспечивает потенциальную связь между двумя ранее различными классами сверхновых. ,

Сверхновая сигнализирует об окончательном исчезновении массивной звезды, в которой звездное ядро ​​разрушается, а внешние слои сильно разрушаются. SN2017iuk относится к классу экстремальных сверхновых, иногда называемых гиперновыми или GRB-SNe, которые сопровождают еще более драматическое событие, известное как гамма-всплеск (GRB).

При звездной смерти из полюсов звезды может быть выброшен очень релятивистский узкий пучок материала, который ярко светится сначала в гамма-излучении, а затем по всему электромагнитному спектру и известен как GRB.

До сих пор астрономы не могли изучать самые ранние моменты в развитии сверхновой такого типа (GRB-SN), но SN2017iuk был случайно рядом — примерно в 500 миллионов световых лет от Земли — и свет GRB был просвечивающий, позволяющий обнаруживать сам SN в ранние времена.

Доктор Раана Старлинг, доцент кафедры физики и астрономии Университета Лестера, сказала: «Это сразу выглядело как событие, которое стоит преследовать, как это произошло в спиральной галактике грандиозного дизайна в очень непосредственной близости, космологически говоря.

«Когда появились первые наборы данных, в свете появился необычный компонент, который выглядел очень синим, что побудило кампанию мониторинга выяснить, можем ли мы определить ее происхождение, следуя эволюции и получая детальные спектры.

«Гамма-всплеск сам по себе выглядел довольно слабым, поэтому мы могли видеть другие процессы, происходящие вокруг недавно сформированной струи, которые обычно заглушаются. Идея о коконе из термализованного газа, создаваемом релятивистской струей во время бурения звезды были предложены и подразумевались в других случаях, но здесь было доказательство того, что нам нужно было определить существование такой структуры «.
Скоординированный подход с использованием набора космических и наземных обсерваторий необходим для мониторинга сверхновой в течение 30 дней и на многих длинах волн. Событие было впервые обнаружено с помощью Обсерватории Нила Герилса Свифта. Swift — это космическая миссия НАСА, в которой Университет Лестера является одним из трех партнеров и имеет свой британский центр обработки данных.

Данные, полученные с помощью Гравитационно-волновой оптической переходной обсерватории (GOTO), помогли отследить свет сверхновой, в то время как спектроскопия была получена с помощью специальных программ наблюдений, включая инициативы Сотрудничества STARGATE, возглавляемого профессором Ниалом Танвиром из Университета Лестера, который использует 8- м телескопов в Европейской южной обсерватории.

Профессор Танвир, преподаватель физики и астрономии в Университете Лестера, сказал: «Релятивистская струя пробивает звезду, как будто это пуля, выпущенная изнутри яблока. То, что мы впервые увидели, это все обломки, которые взрываются после пули «.

Скорости до 115 000 километров в секунду были измерены для расширяющейся сверхновой в течение приблизительно одного часа после ее появления. Для ранней расширяющейся сверхновой был обнаружен другой химический состав по сравнению с более поздним выбросом, богатым железом. Команда пришла к выводу, что спустя всего несколько часов после начала выброс изнутри исходит из горячего кокона, созданного струей.

Существующие модели производства сверхновых оказались недостаточными для учета большого количества измеренного материала с высокой скоростью. Команда разработала новые модели, которые включали компонент кокона и нашли, что они были превосходным соответствием.

SN2017iuk также обеспечивает долгожданную связь между сверхновыми, которые сопровождают GRB, и теми, которые этого не делают: в одиночных сверхновых также наблюдаются высокоскоростные оттоки со скоростями, достигающими 50 000 километров в секунду, которые могут возникать в том же сценарии с коконом, но побег из релятивистского реактивного реактивного самолета как-то сорван.

Сверхновые с коллапсом ядра без GRB, как правило, обнаруживаются намного позже после их появления, что дает ученым очень мало шансов обнаружить какие-либо признаки горячего кокона, в то время как особенности коконов в GRB-ассоциированных сверхновых обычно скрыты яркой релятивистской струей.

Редкий случай SN2017iuk открыл окно на самых ранних стадиях этого типа явления сверхновой, позволяя наблюдать неуловимую структуру кокона.