СВЕРХНОВАЯ, КОТОРОЙ ПОНАДОБИЛОСЬ 88 ДНЕЙ, ЧТОБЫ ДОСТИЧЬ ПИКА

Сверхновая 1987A научила астрономов, что богатая водородом звезда может взорваться и затем не торопиться: вместо того чтобы вспыхнуть за несколько дней, она медленно набирала яркость около 100 дней. Она стала прототипом небольшого семейства — сверхновых «типа 87A»; их известно около 30, примерно 1,4% всех коллапсирующих звёзд.

В последние годы широкие обзоры неба обнаружили несколько экстремальных членов этого семейства — гораздо более ярких и долгоживущих, чем остальные. Их трудно объяснить обычным механизмом, при котором нейтрино от новорождённой нейтронной звезды разрывают звезду на части.

Медленный гигант

11 мая 2023 года Zwicky Transient Facility в Калифорнии заметил новый источник в маленькой галактике с красным смещением 0,1020, то есть на расстоянии около 485 мегапарсек, или 1,6 миллиарда световых лет. Получив имя SN 2023iop, он наблюдался более 600 дней международной командой под руководством Стива Шульце из Института Вейцмана в Израиле — телескопами от ультрафиолета до радиоволн.

• Ей потребовалось не меньше 88 дней, чтобы достичь пика, — настоящий подъём был дольше, поскольку её поймали уже на подъёме.
• В пике она достигла абсолютной звёздной величины −20,1: примерно на 0,9 величины ярче прежнего рекордсмена семейства, OGLE-73, и на 3,7–4,0 величины ярче SN 1987A. На этой шкале меньшее значение означает большую яркость, а каждая звёздная величина — это множитель около 2,5.
• Она излучила не менее 4,3 × 10⁵⁰ эрг, вероятно ближе к 10⁵¹ — эрг крошечная единица энергии, и всё же это столько, сколько Солнце излучает за несколько миллиардов лет.
• Её спектры похожи на спектры обычной богатой водородом сверхновой — но меняются крайне медленно. Почти через год после пика SN 2023iop ещё не вошла в ту стадию, когда оболочка становится прозрачной и позволяет увидеть линии ядра, — стадию, которой SN 1987A достигла примерно за 100 дней.

SN 2023iop (чёрный) в сравнении с SN 1987A, SN 2018hna, экстремальными событиями OGLE-73 и SN 2020faa и сверхновыми типа 87A из обзора ZTF (серый): ярче и шире всех. — Рисунок 18, Schulze et al. (2026), arXiv:2610.27312.

Слишком много энергии для нейтрино

У взрыва, движимого нейтрино, фиксированный бюджет: новорождённая нейтронная звезда выделяет около 3 × 10⁵³ эрг, симуляции превращают около 1% этого в движение, а обычная сверхновая излучает лишь около 10⁴⁹ эрг. Чтобы сравняться с SN 2023iop, вся цепочка должна была бы быть примерно в 50 раз эффективнее — что проявилось бы в более быстрых выбросах или в следах столкновения с окружающим газом. Ни того, ни другого не видно.

Кривая блеска даёт ещё две подсказки. Медленный подъём подразумевает более 12 масс Солнца выброшенного вещества. А если бы пик питался радиоактивным никелем-56, как у многих сверхновых, его потребовалось бы около 2,2 массы Солнца — больше, чем способен выковать взрыв, движимый нейтрино. Авторы подчёркивают, что это верхний предел, справедливый, только если доминирует радиоактивность.

Отпечаток никеля

Самая красноречивая подсказка появилась поздно. К 326-му дню после пика в спектре около 7300 ангстрем вырос второй горб, отсутствовавший до 140-го дня. Команда предварительно отождествляет его с линией стабильного никеля-58, что означает около 0,017 массы Солнца этого элемента, если газ нагрет до 5000 K, — и в десять раз больше, если до 3000 K.

Это важно, потому что обычные коллапсирующие звёзды производят примерно в десять раз меньше. Такие количества достигаются лишь в моделях парно-нестабильных сверхновых, гелиевое ядро которых превышает сотню солнц. Этот канал открывается для гелиевых ядер от 65 до 130 солнц: там образуются пары электронов и позитронов — за счёт фотонов, которые удерживают ядро; лишившись этого давления, оно сжимается, разогревается, и синтез разом идёт вразнос, достаточно сильно, чтобы разрушить всю звезду. Ни у одной из сверхновых для сравнения этого горба нет.

Что сходится, а что нет

Опубликованная модель парно-нестабильного взрыва красного сверхгиганта массой 190 солнц удивительно хорошо воспроизводит подъём, пик и спектры — до 150 дней после пика. Затем она не справляется: модель тускнеет по мере распада кобальта-56, примерно на 1 величину за 100 дней, а SN 2023iop тускнела лишь на 0,2 величины за 100 дней, оставаясь в синем до 3,5 величины ярче модели (в красном — на 0,7) и голубее её.

SN 2023iop (чёрные точки) в сравнении с двумя парно-нестабильными моделями массой 190 солнц в трёх цветах: модель красного сверхгиганта (красная линия) следует за данными примерно до 150 дней после пика, а затем опускается ниже. — Рисунок 13 (верхние панели), Schulze et al. (2026), arXiv:2610.27312.

Команда проверила альтернативы. Световое эхо — пыль, отражающая прежний пик, — исключено плавной эволюцией спектров. Вещество, падающее обратно на центральную чёрную дыру или нейтронную звезду, даёт правильную общую форму, но не цвета. Столкновение с газом, сброшенным звездой перед смертью и скрытым в диске, энергетически возможно и могло бы обеспечить позднее свечение, не оставляя обычных узких линий. Ещё две подсказки указывают на необычную звезду: свет, поляризованный на 0,8–1,0%, — признак несимметричного взрыва, — и карликовая родительская галактика массой около 150 миллионов масс Солнца, вероятно бедная тяжёлыми элементами, — условие, при котором звезда может сохранить столь огромное ядро.

Предупреждение для далёкой Вселенной

Авторы заключают, что парно-нестабильный взрыв — самый правдоподобный сценарий, а поздний избыток питается скрытым взаимодействием. Об ограничениях они говорят прямо: отождествление никеля опирается на одну спектральную линию и требует подтверждения, а SN 2023iop, «по-видимому, требует более одного» источника энергии.

Они извлекают и урок для будущих обзоров. Странное позднее поведение SN 2023iop было бы невидимо на больших расстояниях — ниже порога отдельных снимков обсерватории имени Веры Рубин при красном смещении больше 0,3, ниже пределов обзоров «Джеймса Уэбба» при красном смещении больше 2–6. Издалека её бы отнесли к кандидатам в парно-нестабильные сверхновые «без оговорок». Поэтому далёкие кандидаты могут выглядеть чище, чем есть на самом деле. Одобренные наблюдения на космическом телескопе «Джеймс Уэбб» будут искать у SN 2023iop пыль и инфракрасные линии, которые могли бы различить сценарии.