Незвичне відкриття почалося у 2016 році з неймовірно яскравого спалаху наднової зірки там, де, на думку вчених, не мало бути нічого. Проте коли телескопи сфокусувалися на колись пустій ділянці зоряного неба, дослідники побачили, що помилялися.

На відстані у 4 мільярди світлових років виявили дуже давню та дуже тьмяну галактику. Її майже не було видно, але одна наднова зоря в ній сяяла яскравіше за інші мільйони зорь. Таку потужність спалаху наднової не можна було пояснити. Вона була щонайменше у п’ять тисяч разів яскравіша за усі інші вибухи зірок, які бачило людство. Цей вибух тривав роками (і триває досі). Лише у квітні 2020 року вчені нарешті змогли дати визначення цьому незвичному явищу. До цього моменту подібні випадки існували лише у теоріях.

Для надзвичайно масивних зірок у 150-200 мас Сонця існує два сценарії «смерті». У першому (який людство вже бачило), розміру та енергії зірки достатньо, щоби виробляти в собі пари частинок матерії та антиматерії. Це зменшує тиск світла назовні, гравітація перемагає, і зоря падає сама в себе. Із такою масою енергія цього падіння настільки велика, що замість створення чорної діри зірка просто вибухає повністю, не лишаючи по собі нічого. Такі вибухи називаються надновими через нестабільність електрон-позитронних пар.

Але другий спосіб закінчити життя зорі (саме такий ми спостерігаємо з 2016 року) є трохи інакшим. Він називається пульсуючою надновою через нестабільність електрон-позитронних пар. Дуже рідко трапляється так, що зірка може трохи подовжити своє існування, скинувши зовнішній шар матерії. Цей шар утворює туманність із горючих матеріалів навколо зорі масою в кількадесят Сонць. Проте, коли зірка все ж перетворюється на наднову, описану вище, хвиля розпеченої до мільярдів градусів матерії підпалює всю цю туманність. Вона «горить» неймовірно яскраво і довго.

Це поставило перед вченими нову проблему. Зазвичай зорі вибухають тоді, коли в них закінчується «пальне». Судячи з дослідження, туманність навколо наднової складалася з водню, який має вигоряти в зірках першим. Одна з теорій, що пояснює і водневу оболонку, і незвичний вибух, каже, що настільки дивна і масивна зоря могла утворитися зі злиття двох трохи менших зір. Новонародженій зірці пощастило вижити в перші секунди свого існування і не вибухнути одразу. Але вона була набагато менш стабільною за своїх «батьків», перетворившися на наднову ще до того, як у ній вигорів весь водень.

Ця версія виглядає заспокійливо, бо на околицях нашої Сонячної системи також існує кілька зірок подібної маси. Та малоймовірно, що хоч для одної з них збереться така низка рідкісних випадковостей, що спричинила найпотужніший вибух наднової, відомий людству.

Посилання на оригінальне дослідження (англ.)

Відео з симуляцією появи такого типу наднових (англ.)

Текст: Дар’я Цепкова
Зображення обкладинки: Aaron Geller/Northwestern University