Анализируя данные рентгеновской обсерватории Chandra, учёные раскрыли детали катастрофы, произошедшей в двойной системе GRO J1655-40 более миллиона лет назад. Сегодня здесь находится чёрная дыра массой в семь Солнц и звезда-компаньон, которая вдвое легче нашей звезды. Однако раньше система выглядела иначе: две массивные звезды вращались вокруг друг друга, пока одна из них не взорвалась, оставив после себя чёрную дыру.

Изначально более крупная звезда, исчерпав ядерное топливо, превратилась в сверхновую. Взрыв выбросил в пространство элементы, синтезированные в её недрах, часть которых «осела» на соседней звезде. Со временем расстояние между уцелевшим компаньоном и новорождённой чёрной дырой сократилось. Это произошло из-за потери энергии системой, преимущественно через излучение гравитационных волн. Когда объекты сблизились, чёрная дыра начала перетягивать вещество обратно, формируя аккреционный диск — структуру, где материя вращается перед падением в сингулярность.

Источник: NASA / CXC / Technion / N. Keshet et al; /SAO /M. Weiss

Однако не всё вещество было поглощено. Часть его, под действием магнитных полей и трения в диске, превратилась в мощные ветра, уносящие материал в межзвёздное пространство. Эти потоки стали ключом к разгадке истории системы. В 2005 году, во время всплеска рентгеновской активности GRO J1655-40, Chandra зафиксировал спектры ветров с помощью инструмента HETG. Учёные обнаружили линии поглощения, соответствующие 18 элементам, включая кремний, магний, железо, никель, неон и кобальт. Сравнив данные с моделями звёздных взрывов, астрономы смогли восстановить параметры погибшей звезды.

Оказалось, что исходный объект был в 25 раз массивнее Солнца и содержал в 5–10 раз больше элементов тяжелее гелия, таких как железо и никель. Это указывает на интенсивные процессы ядерного синтеза в недрах звезды перед взрывом. Химический состав ветров, обогащённый металлами, стал «отпечатком пальцев», позволившим определить этапы эволюции системы. Например, кобальт-56, обнаруженный в спектре, образуется только в условиях экстремальных температур сверхновых.

Метод, названный «сверхновой археологией», теперь может применяться к другим двойным системам с чёрными дырами или нейтронными звёздами. Учёные подчёркивают: подобные исследования позволяют изучать объекты, которые исчезли миллионы лет назад, но оставили следы в виде химических элементов. Это важно для понимания того, как тяжёлые вещества, необходимые для формирования планет и жизни, распределяются по галактике.

На иллюстрации к исследованию изображён момент взрыва сверхновой. Чёрная дыра и звезда-компаньон окружены волнами оранжево-красного света — остатками разрушенной звезды. В правом верхнем углу вставлен спектр, снятый Chandra: на графике с длинами волн от 6 до 12 ангстрем чётко видны «провалы» — участки поглощения, соответствующие разным элементам. Именно эти данные стали основой для реконструкции событий, доказав, что космос хранит следы древних катастроф даже спустя миллионы лет.

Подробнее на iXBT