Pa 30: белый карлик «выжил» после взрыва и создал уникальную структуру, напоминающую фейерверк

Астрономы из Сиракузского университета предложили объяснение необычной структуры остатка сверхновой Pa 30, не похожего на типичные хаотичные структуры, образующиеся после взрывов сверхновых. Вместо этого, от центральной точки Pa 30 расходятся длинные, прямые «нити», напоминающие искры фейерверка.

В течение многих лет учёные пытались связать эту структуру с «гостевой звездой», наблюдавшейся китайскими и японскими астрономами в 1181 году. Эрик Кофлин (Eric Coughlin) и его коллеги предположили, что звезда словно «пыталась взорваться, но не смогла завершить процесс».

Остаток сверхновой SNR 1181. Источник: NASA / Chandra

Согласно моделированию, белый карлик, являвшийся прародителем Pa 30, взорвался лишь частично. Горение у поверхности звезды не перешло в полноценную сверхзвуковую детонацию, а «заглохло», оставив после себя сверхмассивный белый карлик в центре. Такие сверхновые типа Iax — редкий подкласс сверхновых, когда белый карлик не разрушается полностью.

«Выживший» белый карлик начал испускать чрезвычайно быстрый звёздный ветер со скоростью около 15 000 км/с, обогащённый тяжёлыми элементами, образовавшимися во время несостоявшегося взрыва. Этот плотный ветер врезался в окружающее пространство.

Фотографии события Kingfish. Слева — снимок восстановленного события примерно через 40 миллисекунд после вспышки: внутри взрыва формируются тонкие, «нитевидные» структуры. Справа — изображение примерно через 256 миллисекунд, на котором эти структуры уже превращаются в более плотную структуру, характерную для остатков сверхновых. Этот эксперимент показывает, что взрывы с однородным расширением могут проходить через кратковременную эволюционную стадию, похожую на наблюдаемую у объекта Pa 30, — фазу, которая длится недолго по сравнению с процессами, формируемыми звёздным ветром. Источник: Eric R. Coughlin et al, ApJL 996 L3 DOI 10.3847/2041-8213/ae267d

На границе между плотным ветром и более лёгким окружающим веществом возникла неустойчивость Рэлея—Тейлора — физический процесс, который приводит к образованию грибовидных облаков при проникновении тяжёлой среды в лёгкую. В Pa 30 эти структуры превратились в длинные «нити», наблюдаемые астрономами. Обычно такой процесс приводит к перемешиванию вещества и образованию хаотичных структур, как в большинстве остатков сверхновых. Однако в Pa 30 плотность звёздного ветра была настолько выше плотности окружающего газа, что вторая неустойчивость не проявилась. «Нити» продолжали вытягиваться, подпитываемые ветром, что и привело к уникальному внешнему виду Pa 30.

Авторы работы отмечают параллель с рассекреченными фотографиями ядерного испытания Kingfish 1962 года, на которых видны схожие нитевидные структуры, образующиеся на начальном этапе после детонации, прежде чем они превращаются в плотные структуры.