Спичка вспыхивает с двух концов. Сначала загорается головка, а через мгновение пламя охватывает и саму деревянную палочку. Нечто подобное, возможно, происходит в некоторых сверхновых типа Ia — только вместо спички белый карлик (звезда размером с Землю), а вместо огня — термоядерный взрыв.
В 2022 году астрономы наблюдали сверхновую 2022an — тусклую, быстро гаснущую вспышку, похожую на события подтипа 91bg. Но в её спектре, в ближнем инфракрасном диапазоне, обнаружили необычную деталь: узкую линию поглощения на длине волны около 1,037 микрона. Она продержалась с 30-го по 90-й день после максимума блеска. Эта линия — «отпечаток пальца» атомов гелия, летящих к нам со скоростью 13 000 километров в секунду. Для сравнения: с такой скоростью можно долететь от Земли до Луны за полминуты.
Откуда же взялся этот газ? Обычно в подобных системах гелий может быть «содран» с поверхности звезды-компаньона. Но тогда его скорость была бы гораздо ниже — как у ветра, а не у урагана. Здесь же скорости огромны, а линия гелия узкая, словно вещество выброшено одним плотным сгустком. Значит, гелий — часть самого взрыва, несгоревшие остатки внешней оболочки белого карлика. Это первое прямое доказательство того, что в сверхновых 91bg могут сохраняться гелиевые слои, как и предсказывают модели двойной детонации: сначала взрывается тонкая гелиевая шуба звезды, а ударная волна поджигает углеродное ядро.
Открытие обнажает пробел в теории: современные расчёты гелиевой двойной детонации не моделируют спектры на таких поздних сроках, как у 2022an. Наблюдения опередили теорию. Но именно инфракрасная спектроскопия, способная заглянуть сквозь пыль и газ, стала тем инструментом, который позволил «прочитать» состав выброшенного вещества. Похоже, чтобы понять, как умирают звёзды, нужно смотреть на них в невидимом глазу свете.
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.07827
We present optical and near-infrared observations of the fast-declining Type Ia supernova (SN Ia) 2022an. The photometric and spectroscopic properties identify it as a standard 91bg-like event; however, our data reveal a relatively narrow absorption feature with a full width at half maximum (FWHM) of 75 angstroms near $$1.037\,\mu$$m in the rest frame of the observed spectra that persists from around 30 days to nearly 90 days after maximum light. We attribute this feature to He I $$1.083\,\mu$$m line with a blueshifted velocity of $$1.3\times10^{4}$$ km s$$^{-1}$$ and a FWHM of $$2.1\times10^{3}$$ km s$$^{-1}$$, supported by the detection of multiple optical He I transitions in earlier epochs at a higher velocity around $$1.5\times10^{4}$$ km s$$^{-1}$$. The high velocity of the helium could not be explained by helium external to the progenitor at the explosion, such as the stripped surface helium from a companion star. The properties of the helium absorption in SN 2022an spectra instead point to unburnt material in the outer ejecta, thus providing the most compelling evidence to date for helium-bearing ejecta in a 91bg-like SN Ia. Such helium has been predicted for sub-Chandrasekhar-mass double-detonation explosions involving a surface helium shell. No theoretical calculations of modern helium-shell double detonation have been performed at epochs similar to those observed for SN 2022an to study the effect of helium on their spectra, revealing a gap between observations and theoretical calculations in understanding the manifestation of helium in SNe Ia. Nevertheless, the discovery of persistent helium absorption in SN 2022an demonstrates the diagnostic power of NIR spectroscopy for understanding thermonuclear supernova explosions by probing the abundance and structure of their ejecta.
Линия гелия, которую увидели астрономы, имеет ширину всего 75 ангстрем — это примерно в 100 раз тоньше диаметра человеческого волоса, если бы мы могли растянуть его на спектр.