Сверхновая 1987A: двадцать тысяч лет до взрыва ✛

Оригинал: "Supernova 1987A was a "failed supernova" twenty thousand years before its jet-driven explosion"
· Noam Soker
arXiv:2608.24801v1 · 2026-08-25 · CC BY 4.0 · 2 мин
За двадцать тысяч лет до взрыва сверхновая 1987A могла выглядеть как «неудавшаяся сверхновая» для наблюдателя в плоскости её экваториального кольца.

Двадцать тысяч лет назад звезда, которая потом станет сверхновой 1987A, надела на себя кольцо. Не одно — три. Внешние два, как абажуры, встали под углом к экваториальному, и свет звезды, пробиваясь сквозь них, почти не доходил до наблюдателя, окажись тот в плоскости экваториального кольца. Так звезда на несколько сотен лет погасла до пяти процентов прежней яркости. Сегодня такое событие назвали бы «неудавшейся сверхновой» — звездой, которая потускнела, но не взорвалась. А она просто спряталась за собственным кольцом.

Кольца — это газ, выброшенный звездой задолго до взрыва. Экваториальное кольцо расширяется со скоростью 10.3 километра в секунду — в тридцать раз медленнее, чем летит МКС по орбите. За двадцать тысяч лет оно раздулось до радиуса, в сто раз большего расстояния от Солнца до Земли. Свет звезды, проходя сквозь такое кольцо, рассеивается на его частицах, как луч фонаря в густом тумане. Для наблюдателя, стоящего точно в плоскости кольца, звезда почти исчезает. Для наблюдателя сверху или снизу — сияет как ни в чём не бывало.

Через 10–500 лет после выброса колец видимая светимость звезды для экваториального наблюдателя упала до 5% от исходной. Это близко к тому, что астрономы видят у кандидатов в «неудавшиеся сверхновые»: N6946-BH1 потускнела до 13–25%, а M31-2014-DS1 — примерно до 7%.

Такое совпадение заставляет задуматься: не являются ли некоторые «неудавшиеся сверхновые» просто звёздами, которые временно закрылись собственным кольцом? Если да, статистика коллапсов массивных звёзд может быть искажена. Астрономы ищут чёрные дыры, родившиеся без взрыва, а находят, возможно, звёзды, которые играют в прятки.

Но у работы есть и вторая часть. Кольца сверхновой 1987A не совпадают по оси с биполярной структурой выброса — «Замочной скважиной». Как будто звезда сначала крутилась вокруг одной оси, а потом взорвалась вдоль другой. Автор предлагает сценарий: компаньон звезды, разрушаясь, передал ядру вращение. Вращение оказалось умеренным — недостаточным для тонкого аккреционного диска, но достаточным для того, чтобы поздняя аккреция вещества шла с наклонных направлений. Так получилась наклонная ось джетов.

Оценка удельного углового момента ядра, раскрученного компаньоном, даёт значение порядка 5×$10^{15}$ см²/с. Это сравнимо с флуктуациями конвективного слоя, но недостаточно для формирования тонкого аккреционного диска. Вместо диска — «аккреционный пояс», вращающийся газовый слой без чёткой структуры.

Этот сценарий остаётся спекулятивным, но он даёт конкретный механизм для объяснения несовпадения осей. Если он верен, то механизм джиттеринг-джетов — взрыва струями, меняющими направление, — получает ещё одно подтверждение. А сама сверхновая 1987A становится не просто остатком взрыва, а машиной времени: она показывает, как звезда могла выглядеть за двадцать тысяч лет до того, как погаснуть по-настоящему.

Экваториальное кольцо сверхновой 1987A расширяется со скоростью 10.3 км/с — это в 30 раз медленнее, чем движется Международная космическая станция по орбите. За 20 000 лет оно раздулось до радиуса около 1.5×$10^{18}$ см, что примерно в 100 раз больше расстояния от Солнца до Земли.

\frac{L_e}{L_I} \approx 0.003 \left(\frac{\sin\alpha_e}{\sin 15^\circ}\right)^{5/2} \left(\frac{\tau_{T,z}}{\tau_{T,r}}\right)^{3/2} \left(\frac{M_{ring,e}}{0.1M_\odot}\right)^{-1/2} \left(\frac{v_e}{10\,\text{км/с}}\right) \left(\frac{t+\Delta t_e}{33\,\text{лет}}\right)^{1/2} \left(\frac{t}{30\,\text{лет}}\right)^{1/2}
Показывает, что экваториальное кольцо почти полностью скрывает свет звезды для наблюдателя в его плоскости
j_e(1.5) = \omega(1.5) R^2(1.5) = 5\times10^{15} \left(\frac{\eta_s}{0.3}\right) \left(\frac{M_{core}}{8M_\odot}\right)^{1/2} \left(\frac{R_T}{3R_\odot}\right)^{-3/2} \left(\frac{R(1.5)}{0.1R_\odot}\right)^2 \,\text{см}^2/\text{с}
Оценка вращения ядра, переданного при разрушении компаньона; сравнивается с порогом для образования аккреционного диска
j_{dir} = v_{dir} r = \omega r^2 \sin\beta \simeq j_e(1.5) \sin\beta
Показывает, что поздняя аккреция с наклонных направлений может дать угловой момент, ось которого наклонена к исходной оси вращения
Учёные
Subrahmanyan ChandrasekharEnrico FermiAugustin-Louis CauchyChristiaan HuygensEmmy NoetherIsaac Newton
Понятия
сверхновая 1987A предшественник м87 Кассиопея A выбросы джеты сверхновых килоновая выброс межзвёздных объектов формирование двойных нейтронных звёзд сверхновая межзвёздный объект магниторотационная сверхновая гелиевая вспышка