Она взорвалась — и почти никто не заметил. Обнаружена одна из самых тихих сверхновых в истории

Астрономы из Китайской академии наук подробно изучили необычную сверхновую SN 2024abfl и пришли к выводу, что перед ними, вероятно, очень слабый вариант коллапса массивной звезды. Объект относится к типу IIP, но выделяется сразу по нескольким признакам: светимость у него низкая, плато в кривой блеска держится долго, а скорость расширения выброшенного вещества оказалась заметно ниже, чем у большинства известных сверхновых этого класса.

Для работы использовали телескопы Лицзян 2,4 м и Синлун 2,16 м. Команда вела фотометрические и спектроскопические наблюдения, то есть одновременно следила за изменением яркости и разбирала свет по спектру, чтобы понять состав вещества, его температуру и скорость движения.

Чтобы понять, почему SN 2024abfl заинтересовала исследователей, сначала нужно вспомнить, как обычно делят сверхновые II типа. Основной признак здесь связан с формой кривой блеска после максимума. У сверхновых типа IIL яркость после пика падает сравнительно быстро и почти линейно. У типа IIP после взрыва наступает длинный участок плато, когда объект еще долго остается почти на одном уровне яркости. Для стандартной сверхновой IIP такое плато обычно продолжается около 100 дней.

Подобные взрывы связывают со звездами, которые перед коллапсом сохранили толстую водородную оболочку, больше 3 масс Солнца. Сама схема давно известна, но внутри этого класса до сих пор хватает неясностей. Именно поэтому астрономы внимательно изучают необычные и пограничные случаи, которые плохо вписываются в привычную картину.

SN 2024abfl как раз относится к таким объектам. Сверхновую нашли в галактике NGC 2146 при очень малом красном смещении, около 0,003. По космическим меркам объект находится сравнительно близко. Уже первые данные показали, что вспышка выглядит странно: плато держится долго, но само излучение остается слабым, а линии в спектре указывают на необычно низкие скорости расширения.

Одна из первых задач в работе состояла в том, чтобы точнее оценить расстояние до галактики-хозяина. Без этого трудно надежно посчитать массу звезды-предшественницы, абсолютную светимость сверхновой и энергию взрыва. Авторы получили диапазон примерно от 28,5 до 32,4 миллиона световых лет. Прежние оценки для той же галактики были заметно шире: от 31 до 54,4 миллиона световых лет.

Такой разброс возник не случайно. У NGC 2146 нарушенная структура, и, как считают исследователи, причина связана с приливным взаимодействием с тусклым галактическим спутником с низкой поверхностной яркостью. Когда форма галактики искажена, расстояние до нее становится труднее измерить стандартными методами. Для этой работы проблема особенно важна: небольшая ошибка в дистанции заметно меняет выводы о самом взрыве.

Даже с учетом неопределенности вывод выглядит довольно жестким. SN 2024abfl оказалась внутренне тусклой. Светимость ее плато авторы оценили примерно в 100 дуодециллионов эрг в секунду. Число выглядит огромным только в бытовом смысле, но для сверхновых такого типа показатель остается низким. Более того, даже если взять самые большие оценки расстояния, объект все равно остается на слабом краю популяции малосветимых сверхновых типа IIP.

Плато у SN 2024abfl длилось около 110 дней, то есть даже немного дольше, чем у типичной сверхновой этого класса. Само по себе долгое плато еще не делает объект уникальным, но в сочетании с низкой светимостью и медленным движением выброса возникает довольно редкая картина: взрыв развивается неторопливо, но энергии в нем сравнительно мало.

Еще один важный параметр связан с радиоактивным никелем-56. После взрыва именно распад такого никеля, а затем кобальта, помогает поддерживать свечение сверхновой на поздних стадиях. Для SN 2024abfl масса синтезированного никеля-56 оказалась очень маленькой, всего 0,002-0,004 массы Солнца. Для астрономов это серьезная подсказка: слабый выброс радиоактивного никеля обычно говорит о малой энергии взрыва и о том, что коллапс шел по сравнительно «скромному» сценарию.

Спектры добавили еще один необычный штрих. Скорость по линиям ионизованного железа Fe II через 50 дней после взрыва составила около 1200 км/с. Для сверхновых типа IIP показатель очень низкий. Обычно у таких объектов вещество разлетается быстрее. Низкая скорость означает, что ударная волна и выброс оболочки были слабее, чем в более ярких случаях.

В итоге авторы склоняются к тому, что SN 2024abfl возникла при коллапсе ядра звезды очень малой массы по меркам сверхновых такого типа. Исследователи отдельно сопоставили несколько признаков: цвет во время плато, длительность плато, падение яркости при переходе от плато к хвосту и особенности спектра. Совокупность этих свойств лучше согласуется со сценарием слабого коллапса ядра, чем с вариантом сверхновой, вызванной электронным захватом.

Сверхновая с электронным захватом считается отдельным и довольно специфическим типом взрыва. В таком случае коллапс запускается не обычным исчерпанием термоядерного топлива в более массивном ядре, а захватом электронов ядрами в вырожденном веществе. SN 2024abfl, по мнению авторов, пока больше похожа не на такой сценарий, а на обычный коллапс ядра, только у звезды с очень небольшой массой для подобных событий.

Окончательный ответ пока откладывается из-за все той же проблемы с расстоянием до NGC 2146. Более точное измерение поможет лучше оценить энергию взрыва, массу выброшенного вещества и параметры звезды-предшественницы. Следующий важный шаг здесь вполне конкретный: астрономам нужно надежнее определить дистанцию до галактики, чтобы проверить, насколько уверенно SN 2024abfl можно считать одним из самых слабых примеров коллапса ядра в семействе IIP.