Ученые раскрыли химические секреты сверхновой 2024ggi с помощью телескопа «Джеймс Уэбб»
Международная группа астрономов впервые провела детальное исследование сверхновой звезды SN 2024ggi на поздней стадии ее эволюции, объединив мощь космического телескопа «Джеймс Уэбб» и наземных обсерваторий Кека. Этот уникальный панорамный обзор, охватывающий излучение от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона, позволил заглянуть вглубь выброшенного звездного материала и раскрыть его химические тайны.
SN 2024ggi, вспыхнувшая как сверхновая типа II, привлекла внимание ученых еще на стадии прорыва ударной волны, когда ударная волна разрывала звезду. Спустя несколько недель она превратилась в классическую сверхновую, подобную известной SN 1999em. Новые наблюдения, проведенные на 275-й и 400-й день после взрыва, дали богатейшую информацию о ее составе.
В спектрах сверхновой обнаружено обилие линий излучения от самых разных элементов — от водорода и гелия до кислорода, натрия, серы, аргона, кальция, а также элементов железного пика, таких как железо, кобальт и никель. Ключевым открытием стало то, что все эти линии имеют практически одинаковую ширину. Это прямо указывает на то, что внутренние слои звездного материала были эффективно перемешаны в результате взрыва, создав однородную зону со скоростями до 2000 км/с.
Особый интерес ученых вызвало четкое обнаружение линий стабильного никеля, в частности, в инфракрасном диапазоне. Ранее его было трудно идентифицировать в оптических спектрах. Это открытие подтверждает, что стабильный никель является обычным продуктом взрывов массивных звезд, а не только радиоактивный изотоп.
Еще одним важным результатом стало измерение излучения молекулы окиси углерода (CO) в инфракрасном диапазоне. Оказалось, что CO отвечает примерно за 5% от общей светимости сверхновой, демонстрируя важную роль молекулярного охлаждения в процессе остывания выбросов.
Для интерпретации данных ученые использовали теоретическую модель взрыва красного сверхгиганта массой около 15 масс Солнца. Несмотря на то что модель изначально не учитывала молекулярное охлаждение, она удивительно хорошо согласовалась с наблюдениями по всему спектральному диапазону. Это говорит о том, что молекулы CO формируются в очень ограниченной области выбросов, богатой углеродом и кислородом, и не нарушают общую картину, в которой 95% света излучается атомами и ионами.
Проведенное исследование знаменует новый этап в астрофизике, показывая, как комбинация возможностей «Джеймса Уэбба» и крупных наземных телескопов позволяет получить беспрецедентно полную картину химического состава и физических процессов в остатках сверхновых, раскрывая детали того, как массивные звезды завершают свою жизнь и обогащают Вселенную тяжелыми элементами.