Похоже, что астрономы обнаружили новые подробности о механизме, питающем некоторые из самых ярких сверхновых во Вселенной. Во всём виноваты новорождённый магнитар и Общая теория относительности.

Сверхъяркие сверхновые - это одни из самых мощных взрывов во Вселенной. Они могут светить в десятки и даже сотни раз ярче обычных сверхновых. Однако их кривые блеска нередко ведут себя необычно. Вместо плавного роста яркости и последующего угасания на них видны характерные «волны» или всплески.

Учёные давно предполагали, что новорождённые, сильно намагниченные нейтронные звёзды, называемые магнитарами, могут быть основными источниками энергии этих вспышек. Компьютерные модели показывают, что энергия вращения родившегося прямо в ядре гибнущей звезды магнитара немедленно передаётся разлетающейся оболочке. Вещество сверхновой поглощает и переизлучает эту энергию в виде света. Однако это не объясняет волнообразные пики на кривой блеска.

Наблюдая за SN 2024afav в течение нескольких месяцев, астрономы заметили, что её периодические всплески яркости образуют волнообразный рисунок. Более того, промежутки между «волнами» постепенно сокращались. Подобный периодический сигнал, частота которого со временем увеличивается, астрономы называют «чирпом».

Новая модель вспышки сверхъяркой сверхновой как раз объединяет все эти особенности. Согласно ей, после взрыва часть вещества падает обратно к ядру, где уже образовался магнитар. Из этого вещества вокруг магнитара формируется быстровращающийся аккреционный диск. Однако столь компактный и быстро вращающийся объект сильно искажает пространство-время вокруг себя. Оно словно закручивается в направлении вращения нейтронной звезды. Этот эффект, предсказанный Общей теорией относительности, называется прецессией Лензе-Тирринга.

Искривлённое пространство-время заставляет наклонённый аккреционный диск начинать быстро прецессировать - то есть покачиваться, подобно вращающемуся волчку. Во время такого движения диск периодически перекрывает и перенаправляет часть энергии, поступающей от магнитара разлетающейся оболочке. Именно это создаёт наблюдаемые пики яркости на кривой блеска.

Со временем вещество диска постепенно приближается к магнитару. Чем ближе оно находится, тем сильнее становится эффект прецессии Лензе-Тирринга. Поэтому диск колеблется быстрее, а всплески происходят всё чаще. Отсюда и возникает наблюдаемый «чирп».

Исследователи проверили несколько альтернативных объяснений, включая чисто ньютоновские механизмы и прецессию, вызванную магнитным полем магнитара. Но только модель с эффектом Лензе-Тирринга практически идеально воспроизводит наблюдаемый ритм сигнала.

Если интерпретация окажется верна, это может быть первым наблюдательным свидетельством действия этого релятивистского эффекта в окрестностях магнитара. Кроме того, результат укрепляет гипотезу о том, что именно потеря энергии вращения магнитара питает сверхъяркие сверхновые.

Астрономы, возможно, стали свидетелями столкновения двух планет у далёкой звезды. Необычные колебания её яркости, зарегистрированные сразу несколькими телескопами, могут оказаться редким примером такого события. Исследование этого явления может помочь лучше понять, как формировались Земля и Луна.

Планетные системы, особенно на ранних стадиях существования, могут быть крайне хаотичными. Это может приводить к частым столкновениям, и история нашей Солнечной системы это подтверждает. Об этом свидетельствуют как многочисленные следы поздней тяжёлой бомбардировки, так и наличие у нас Луны. Учёные предполагают, что в молодой Солнечной системе объект размером с Марс столкнулся с Землёй, выбросив обломки на орбиту. Из них впоследствии и образовался наш спутник.

В новом исследовании речь идёт о звезде Gaia-GIC-1, расположенной примерно в 11 600 световых лет от Земли. По своим свойствам она напоминает Солнце, хотя немного горячее и крупнее. Её радиус примерно в 1,7 раза больше солнечного, а масса - примерно в 1,3 раза. Звезда находится на главной последовательности и считается достаточно стабильной. Обычно такие светила не демонстрируют резких изменений яркости.

Тем удивительнее оказалось её поведение. Яркость звезды оставалась стабильной до 2016 года. Затем произошло три падения яркости. А в 2021 году изменения блеска стали ещё сильнее: светимость менялась хаотично, а в отдельные моменты звезда тускнела почти на 25 %.

Что же там происходило? Сравнение наблюдений в разных диапазонах дало важную подсказку. Когда яркость звезды в видимом свете уменьшалась, инфракрасное излучение, наоборот, становилось интенсивнее. Это может означать, что перед звездой возникла горячая пылевая завеса, которая поглощает видимый свет и переизлучает его в виде тепла.

По оценкам исследователей, масса всей этой пыли приближается к половине массы карликовой планеты Церера. Температура облака достигала примерно 900 К, что указывает на недавнее и очень энергичное событие.

Моделирование показало, что лучше всего наблюдения объясняет один особый тип столкновения двух крупных зародышей планет. По всей видимости, сначала они несколько раз задели друг друга по касательной, а затем произошло окончательное разрушительное столкновение. В результате образовалось горячее облако обломков и пыли, которое временно закрыло часть света звезды. Расчёты показывают, что это произошло на расстоянии около одной астрономической единицы от звезды, то есть примерно на том же расстоянии, что и Земля от Солнца.

Подобные события чрезвычайно трудно наблюдать. Планетные столкновения происходят относительно быстро по космическим меркам, а образующиеся после них облака пыли существуют недолго. Поэтому обнаружить их у далёких звёзд удаётся крайне редко.

Тем не менее такие наблюдения могут оказаться очень важными. Считается, что в ранней истории Солнечной системы в Землю врезалось тело размером примерно с Марс. Обломки этого удара образовали Луну. И наш спутник, вероятно, сыграл важную роль в эволюции нашей планеты, влияя на приливы, климат и, возможно, даже тектонику плит.

Ученые предложили новое объяснение давней загадки: почему некоторые лунные породы хранят следы очень сильного магнитного поля, хотя сегодня у Луны оно почти отсутствует.

Вопросы возникли после изучения лунного грунта, привезённого на Землю миссиями программы Аполлон. Образцы лунных пород показали, что около 3,5 миллиарда лет назад на Луне могло существовать магнитное поле. Более того, оно могло быть сопоставимо по силе с современным земным. Это выглядело странно, ведь Луна намного меньше Земли, и поддерживать мощное магнитное поле даже в то время она вроде бы не должна.

Новое исследование учёных из Оксфордского университета предлагает неожиданное решение. По их мнению, сильное магнитное поле на Луне не было постоянным. Вместо этого оно могло возникать в виде редких и кратковременных всплесков, каждый из которых длился всего несколько тысяч лет.

Исследователи повторно изучили образцы базальтов лунных морей - застывших потоков древней лавы. Они обнаружили закономерность: чем больше титана содержалось в породе, тем сильнее была её намагниченность. А значит, эти породы сформировались в период особенно сильного магнитного поля.

Затем учёные провели компьютерное моделирование, чтобы изучить, могут ли процессы, приводящие к образованию титаносодержащих пород, одновременно усиливать магнитное поле. Оказалось, что плавление богатых титаном пород вблизи границы между ядром и мантией Луны временно усиливало тепловой поток из ядра. В результате на короткое время активизировался лунный динамо-механизм, создающий магнитное поле. Одновременно на поверхность извергались богатые титаном лавы, которые и сохранили следы этого усиленного поля.

Получается, что сильное магнитное поле Луны могло возникать лишь эпизодически - во время очень коротких геологических событий. Каждый эпизод длился всего несколько тысяч лет. Но этого оказалось достаточно, чтобы намагнитить формирующиеся породы.

Сегодня магнитное поле Луны крайне слабое и локальное. Однако новые результаты показывают, что в далёком прошлом её внутренняя динамика могла быть гораздо более сложной.

Проверить эту гипотезу помогут будущие экспедиции программы Артемида. Новые образцы пород из разных регионов Луны могут прояснить, как именно менялось её магнитное поле в древности, и насколько бурной была геологическая история нашего спутника.