Самые недолговечные звёзды озаряют Вселенную десятки миллионов лет, а самые упорные могут просуществовать и десятки миллиардов. Но всему на свете когда-нибудь приходит конец, вот и у звезды заканчивается топливо. От былого светила остаётся разлетающаяся в пространстве газовая оболочка и твёрдое ядро – как говорят астрономы, звёздный остаток – из продуктов термоядерных реакций, своего рода космического пепла.
Если погибающее солнце при жизни имело достаточно большую массу, при отделении оболочки происходит грандиозный взрыв, известный как вспышка сверхновой типа II или Ib/c (вспышки разных типов отличаются особенностями спектра). Яркость такой вспышки сравнима с совокупной яркостью всех звёзд галактики, а иногда получается ещё круче. Кстати, иногда это в прямом смысле ослепительное событие можно увидеть в обычный бинокль.
Из ядра взорвавшейся звезды образуется нейтронная звезда или даже чёрная дыра.
Если масса погибшего светила была поменьше, ядро превращается в звёздный остаток другого типа – белый карлик. Это маленькая плотная звёздочка, состоящая из тяжёлых элементов (это может быть углерод, азот, кислород и так далее, вплоть до железа). В ней уже не происходит никаких ядерных реакций, и светит она по принципу раскалённой кочерги – светит, потому что остывает, отдаёт накопленную энергию. Остов отгоревшей космической жизни, полный запасённым теплом и воспоминаниями.
Но, если в близком соседстве с белым карликом находится нормальная звезда, он ещё может устроить посмертное шоу. Обладая мощным полем тяготения за счёт огромной плотности, сияющий лилипут понемногу стаскивает на себя вещество компаньона будто тёплое одеяло. Когда белый карлик накапливает достаточно много краденого газа, происходит термоядерный взрыв. Это так называемая вспышка сверхновой типа Ia.
Эти космические катаклизмы давно изучаются астрономами, но продолжают преподносить сюрпризы. 23 августа 2017 года группа исследователей из Чикагского университета опубликовала в журнале Monthly Moties of the Royal Astronomical Society статью о первых рентгеновских квантах, пойманных с места взрыва белого карлика.
Космический рентгеновский телескоп Chandra, находящийся на орбите с 1999 года, сумел уловить слабое, но не вызывающее сомнений излучение с места вспышки сверхновой 2012ca в спиральной галактике ESO 336-G009, удалённой от Земли примерно на 260 миллионов световых лет.
Через полтора года после того как нашей планеты достиг свет вспышки, чувствительные приборы “Чандры” уловили 33 рентгеновских фотона с места событий. Через двести дней после этого наблюдения удалось обнаружить ещё десяток.
Рентгеновские лучи распространяются с той же скоростью, что и свет, поэтому загадочные кванты не могли быть порождены самим взрывом сверхновой. У исследователей оставался один вариант: "X-лучи" испускаются газом в окрестностях белого карлика.
Рентгеновское излучение горячей межзвёздной плазмы во Вселенной отнюдь не редкость. Астрономы располагают точными моделями, позволяющими рассчитать концентрацию газа по интенсивности принятого излучения. И оказалось, что плотность вещества в окрестности мертвой звёздочки в миллион раз превосходит ту, что считали пределом для места взрыва сверхновой типа Ia.
Значит, вокруг белого карлика существует диск раскалённой материи. Но авторы исследования пока затрудняются точно сказать, откуда он взялся. Для этого нужно провести больше наблюдений во всех диапазонах электромагнитных волн.
Сверхновые типа Ia – давние друзья исследователей. Они помогают отыскать святой Грааль астрономии – определить расстояние до наблюдаемого объекта. Вот эта звёздочка на небе яркая – почему? Потому что большая или потому что близкая? Если взять список самых ярких светил небосклона, можно обнаружить мешанину из гигантов, расположенных достаточно далеко, и вполне заурядных звёзд, которым выпало быть нашими ближайшими соседями.
Обсуждая природу загадочных гамма-всплесков, астрономы выдвигали самые разные гипотезы – от побочного эффекта тех же вспышек сверхновых до грандиозных катаклизмов с участием целых галактик. Всё потому, что, не зная расстояние до объекта, невозможно определить его истинное энерговыделение и, значит, понять физическую природу процесса. Проще говоря, лампочка в комнате кажется нам ярче Сириуса за окном.
Сверхновые типа Ia снабжают астрономов своего рода мерной линейкой. Специалисты считают, что все такие взрывы практически одинаковы по мощности. А значит, видимый блеск сверхновой помогает определить расстояние до неё – а вместе с ней и до галактики, в которой произошла вспышка.
Напомним, что именно использование таких "стандартных свечей" привело к открытию тёмной энергии – загадочной субстанции, из-за которой галактики разбегаются с ускорением. Природа её пока совершенно неизвестна, а между тем на неё, по подсчётам космологов, должно приходиться около 70% всей энергии во Вселенной. Кстати, открыта она была только в 1998 году, а в 2011 году за это достижение была вручена Нобелевская премия по физике.
К чему это мы? Новые наблюдения могут внести уточнения в модели взрыва белых карликов, а значит, и в шкалу космологических расстояний. Картина мира может снова перевернуться у нас на глазах благодаря всего нескольким фотонам, добежавшим до Земли из глубин космоса.
