«Рентгеновская археология» раскрыла тайны взрыва звезды в системе GRO J1655-40

Изучая информацию, собранную рентгеновской обсерваторией «Чандра», исследователи раскрыли детали катастрофического события, произошедшего в двойной системе GRO J1655-40 более миллиона лет назад. В этой области сейчас находится чёрная дыра, чья масса составляет семь масс Солнца, и звезда-компаньон, легче нашего Солнца вдвое. Однако раньше конфигурация системы выглядела иначе: когда-то две массивные звезды обращались друг вокруг друга, пока одна из них не разрушилась, оставив после себя чёрную дыру.

Звезда, которая изначально была более массивной, израсходовав запасы ядерного топлива, трансформировалась в сверхновую. Энергичный взрыв выбросил в космос элементы, возникшие в её глубинах, часть из которых осела на компаньоне. Со временем дистанция между уцелевшей звездой и недавно образовавшейся чёрной дырой начала уменьшаться. Это сокращение происходило вследствие утраты системой энергии, в основном через радиацию гравитационных волн. Когда объекты сблизились, чёрная дыра приступила к захвату вещества, образуя аккреционный диск — область, где материя витает перед поглощением в сингулярность.

Тем не менее, не всё вещество было поглощено. Часть его под воздействием магнитных сил и трения в диске превратилась в мощные ветры, уносящие материал в межзвёздное пространство. Эти ветры стали ключом к раскрытию истории данной системы. В 2005 году, в ходе рентгеновского всплеска GRO J1655-40, «Чандра» зафиксировала спектры этих ветров с помощью прибора HETG. Учёные обнаружили линии поглощения, соответствующие 18 элементам, включая кремний, магний, железо, никель, неон и кобальт. Сравнив данные с моделями звёздных взрывов, астрономы смогли восстановить параметры погибшей звезды.

Выяснилось, что изначальная звезда была в 25 раз массивнее Солнца и содержала в 5-10 раз больше элементов, более тяжёлых, чем гелий, таких как железо и никель. Это свидетельствует об интенсивном ядерном синтезе в недрах звезды перед её разрушением. Химический состав ветров, обогащённых металлами, стал своеобразным «отпечатком», позволившим определить этапы развития системы. Например, выявленный в спектре кобальт-56 формируется исключительно в экстремальных условиях сверхновых.

Метод, известный как «сверхновая археология», теперь можно применять и к другим двойным системам с чёрными дырами или нейтронными звёздами. Исследователи подчёркивают, что подобные изыскания дают возможность изучать объекты, исчезнувшие множество миллионов лет назад, но оставившие следы в виде химических элементов. Это имеет значение для понимания распределения тяжёлых веществ, необходимых для формирования планет и жизни, по галактике.

На иллюстрации, сопровождающей исследование, показан момент взрыва сверхновой. Чёрная дыра и звезда-компаньон окружены волнами оранжево-красного сияния — остатками разрушенной звезды. В правом верхнем углу представлена вставка спектра, зарегистрированного «Чандра»: на графике с длинами волн от 6 до 12 ангстрем отчётливо видны зоны поглощения, соответствующие различным элементам. Именно эти данные легли в основу реконструкции событий, показав, что космос сохраняет следы древних катастроф спустя миллионы лет.

 

Источник: iXBT