Звёзды, которые взрываются дважды: загадка повторных сверхновых

Сверхновые — это космические фейерверки, знаменующие конец жизни звезды. Они вспыхивают с ослепительной яркостью, выбрасывая в космос энергию и вещество, которые становятся строительным материалом для новых звёзд и планет. Долгое время астрономы считали, что сверхновая — это одноактная драма: звезда взрывается и исчезает, оставляя лишь нейтронную звезду, чёрную дыру или облако газа. Но последние открытия показывают, что некоторые звёзды способны пережить не один, а два или даже несколько взрывов. Эти редкие явления — двойные детонации, пульсационные взрывы и звёзды, имитирующие сверхновые, — заставляют учёных пересматривать устоявшиеся теории. Давайте разберёмся, как звезда может взрываться дважды и что это значит для науки.

Двойной взрыв белого карлика

В центре Большого Магелланова Облака, спутника нашей Галактики, находится остаток сверхновой SNR 0509-67.5. Этот объект изменил представление о сверхновых типа Ia. С помощью Очень большого телескопа (VLT) астрономы получили первое изображение, доказывающее, что белый карлик — компактный остаток звезды, похожей на Солнце, — может пережить два последовательных взрыва. Этот процесс, названный двойной детонацией, объясняет, как сверхновая может возникнуть без достижения критической массы.

Белый карлик — это звезда, исчерпавшая ядерное топливо и больше не поддерживающая термоядерные реакции. В двойной звёздной системе он может притягивать вещество от звезды-компаньона, обычно красного гиганта. Традиционно считается, что белый карлик взрывается, только когда его масса достигает предела Чандрасекара — около 1,4 массы Солнца. Но двойная детонация начинается раньше. На поверхности карлика накапливается слой гелия, который под давлением воспламеняется, вызывая первый взрыв. Этот взрыв порождает ударную волну, которая сжимает ядро звезды и запускает второй, более мощный термоядерный взрыв, уничтожающий её полностью.

Изображение SNR 0509-67.5, опубликованное в Nature Astronomy в июле 2025 года, выявило два слоя ионизированного кальция, разделённых оболочкой серы. Внешний слой образовался от гелиевого взрыва, а внутренний — от последующего взрыва ядра. Это открытие подтверждает, что сверхновые типа Ia могут происходить без достижения критической массы, что важно для их использования как «стандартных свечей» — инструментов для измерения космических расстояний. Кроме того, такие взрывы обогащают Вселенную тяжёлыми элементами, включая железо, из которого состоит ядро нашей планеты.

Пульсации массивных звёзд

Массивные звёзды, в десятки раз тяжелее Солнца, тоже способны на повторные взрывы благодаря механизму парной нестабильности. Этот процесс происходит в звёздах с массой от 70 до 150 солнечных масс на финальных стадиях их эволюции. В их ядрах образуются пары электронов и позитронов, что снижает давление, удерживающее звезду от коллапса. В результате ядро сжимается, вызывая частичный взрыв, который выбрасывает внешние оболочки звезды, но оставляет ядро intact. Звезда может пережить несколько таких эпизодов, каждый из которых выбрасывает в космос огромное количество вещества.

Примером служит сверхновая SN 2016aps, наблюдавшаяся в 2016 году. Её яркость объясняется столкновением выброшенных оболочек с окружающей средой, что создаёт мощные световые вспышки. Такие пульсационные взрывы могут продолжаться годы или даже тысячелетия, пока звезда не исчерпает ресурсы и не коллапсирует в чёрную дыру. Эти процессы играют ключевую роль в химической эволюции Вселенной, насыщая межзвёздную среду элементами, необходимыми для формирования планет и звёзд следующего поколения.

Звёзды, притворяющиеся сверхновыми

Некоторые звёзды создают иллюзию сверхновой, не погибая. Эти объекты, которые астрономы называют лже-сверхновыми, переживают мощные извержения, выбрасывая внешние оболочки, но сохраняя свою структуру. Такие явления характерны для переменных голубых сверхгигантов — массивных звёзд, находящихся в нестабильной фазе эволюции.

Классический пример — звезда Эта Киля, которая в 1840-х годах пережила «Великое извержение», став одной из самых ярких звёзд на небе. Её вспышка была настолько мощной, что её приняли за сверхновую, но звезда выжила и продолжает существовать. Другой пример — объект iPTF14hls, обнаруженный в 2014 году. Эта звезда вспыхивала шесть раз за несколько лет, а архивные данные показали вспышку в том же месте ещё в 1954 году. Такое поведение озадачивает учёных: iPTF14hls не вписывается в стандартные модели сверхновых, и его природа остаётся предметом споров. Возможно, это серия извержений массивной звезды или необычный тип сверхновой.

Ещё один объект, SN 2000ch в галактике NGC 3432, демонстрирует регулярные вспышки примерно каждые 200 дней. Эти циклические извержения указывают на нестабильность звезды, которая выбрасывает оболочки, но не разрушается. Лже-сверхновые позволяют астрономам изучать переходные этапы в жизни массивных звёзд, которые могут предшествовать настоящему взрыву.

Как изучают повторные взрывы

Наблюдение повторных сверхновых требует передовых технологий. Спектроскопия помогает определить химический состав выброшенного вещества, фотометрия отслеживает изменения яркости, а рентгеновские и радионаблюдения выявляют взаимодействие оболочек с межзвёздной средой. Компьютерное моделирование позволяет реконструировать процессы внутри звезды. Инструменты, такие как MUSE на VLT или телескоп Хаббла, уже предоставили ключевые данные, а будущий телескоп Джеймса Уэбба обещает ещё более точные наблюдения.

Повторные взрывы звёзд — не просто космическое шоу. Сверхновые типа Ia, подобные SNR 0509-67.5, помогают измерять расстояния во Вселенной, а уточнение их механизмов делает эти измерения надёжнее. Пульсационные взрывы раскрывают, как массивные звёзды формируют химические элементы, а лже-сверхновые дают шанс заглянуть в редкие этапы звёздной эволюции. Эти явления показывают, насколько сложна и разнообразна жизнь звёзд, и приближают нас к пониманию процессов, которые сформировали нашу Вселенную.