
У классических новых есть негласное правило: чем быстрее гаснет вспышка, тем ярче был её пик. Белый карлик в тесной двойной системе накапливает на своей поверхности водород, пока в нём не начнётся термоядерный взрывной процесс; фотосфера раздувается до размеров гиганта, звезда на несколько дней или недель становится в тысячи раз ярче обычного — а затем гаснет, причём скорость угасания довольно точно предсказывает, насколько высоким был пик. Это соотношение называют MMRD — «максимальная величина — темп спада», и большинство из сотен изученных галактических новых укладываются в него с точностью до половины звёздной величины. Но у этого правила есть пара упрямых нарушителей: новые V1500 Cyg (1975) и V1674 Her (2021) вспыхнули настолько ярко — абсолютная звёздная величина около −10,4 и −10,2 соответственно, — что оказались почти на целую величину ярче, чем полагается по их скорости угасания. Их называют «сверхъяркими новыми», и десятилетиями было неясно, что вообще может дать белому карлику подобную прибавку светимости.
Ответ, предложенный японскими астрофизиками Идзуми Хатису и Марико Като, оказался на удивление конкретным. По их расчётам, обычный свет новой в момент пика формируется тормозным излучением звёздного ветра — раскалённого, но прозрачного вещества, срывающегося с фотосферы белого карлика: быстрые свободные электроны в этом веществе попросту пролетают мимо ионов и излучают свет от самого пролёта, а не садятся к ним на орбиталь, как при обычном свечении газа. У сверхъярких новых, однако, происходит кое-что ещё: вещество, выброшенное чуть позже, летит быстрее, чем выброшенное раньше, догоняет его и врезается в него на расстоянии в сотни солнечных радиусов от звезды. Возникает ударная оболочка — и если выброшенной массы достаточно (около трёх миллионных долей массы Солнца), эта оболочка оказывается оптически толстой: она не прозрачна, как обычный ветер, а светится сама, подобно фронту рекомбинации у затухающей сверхновой, — почти чёрным телом при температуре пять-десять тысяч градусов, расширяясь со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Именно эта временная непрозрачная «скорлупа» и добавляет лишнюю звёздную величину к пику, а спустя несколько суток, когда оболочка становится прозрачной, блеск резко проваливается вниз, и на смену чёрному телу вновь приходит обычное свободно-свободное излучение ветра — этот переход в реальности и зафиксировали наблюдатели V1500 Cyg ещё в 1975 году, просто тогда никто не понимал, что именно они видят.
Имея на руках механизм, Хатису и Като занялись самым естественным следующим шагом — поиском новых подозреваемых. Критерий отбора был прост: быстрый спад блеска (за пять суток или меньше на две звёздные величины) и достаточно данных вблизи пика, чтобы кривую блеска вообще можно было к чему-то подогнать. Так набралась шестёрка кандидатов, у каждого из которых репутация была подмочена ровно настолько, чтобы заслуживать проверки: CP Lac (1936), CP Pup (1942), V838 Her (1991), V597 Pup (2007), V5583 Sgr (2009) и V5589 Sgr (2012). Ни один из них формально не был объявлен сверхъярким, но и полной уверенности в обратном тоже не было — слишком мало у кого доходили руки как следует проверить их кривые блеска на соответствие теории.
Метод проверки — вполне себе детективный приём. Авторы взяли собственные, полностью самосогласованные модели вспышки: эволюционные расчёты структуры белого карлика массой 1,25 или 1,35 массы Солнца при разных темпах накопления вещества, от которых напрямую выводится модельная кривая блеска в абсолютных величинах. Дальше эту модельную кривую просто сдвигают по вертикали, пока она не ляжет поверх наблюдаемой кривой видимого блеска, — и величина сдвига и есть модуль расстояния до новой. Расстояние как таковое для этого не нужно знать заранее: оно получается как побочный продукт подгонки, а затем для контроля сверяется с картами межзвёздного поглощения, а где можно — с параллаксами Gaia и с независимым «методом растяжения времени», при котором кривую новой сравнивают напрямую с кривой уже надёжно откалиброванной V1500 Cyg или V1674 Her. Когда все три метода сходятся на одном и том же числе, авторам есть на что опереться.
Единственным кандидатом, у которого обычная модель ветра отказалась работать, оказался V838 Her — вспышка 1991 года с исключительно быстрым угасанием (всего сутки до потери двух звёздных величин). Подогнанная кривая свободно-свободного излучения неплохо описывает рост и общий ход спада, но самые ранние точки наблюдений заметно ярче любой из моделей — зато они идеально ложатся на кривую оптически толстой оболочки, рассчитанную ранее для V1674 Her. При модуле расстояния 15,3 (расстояние около 6,7 кпк) пиковая абсолютная величина V838 Her составляет −10,0 — она лежит за пределами теоретической области обычных новых точно так же, как некогда V1500 Cyg и V1674 Her. Любопытная деталь: примерно на седьмые сутки после вспышки в кривой блеска появляется небольшой провал, совпадающий по времени с формированием пылевой оболочки вокруг новой, — из-за него более раннее (2009 года) определение расстояния по ультрафиолетовым данным получило завышенное поглощение и заниженное расстояние. Так или иначе, V838 Her стала третьей подтверждённой сверхъяркой новой нашей Галактики.
Остальные пять кандидатов подобной привилегии не удостоились — и это, пожалуй, главная интрига статьи. CP Lac, которую ещё в 1950-х годах называли учебным прототипом «быстрой новой с плавным спадом», прекрасно описывается обычной моделью ветра при темпе аккреции в миллиард раз меньше массы Солнца в год; её пик (−9,1) спокойно укладывается в теоретическую область для обычных новых. CP Pup преподнесла загадку иного рода — двойной пик блеска с промежутком примерно в три дня, поразительно похожий на аналогичную двугорбую кривую новой V339 Del 2013 года; но и это укладывается в модель обычного ветра, если считать второй пик своего рода дополнительной подвспышкой, а не признаком ударной оболочки, — итоговая величина CP Pup, −9,6, снова ничем не выделяется. V597 Pup, V5583 Sgr и V5589 Sgr вообще не потребовали никакой драмы: их кривые блеска легли на модели свободно-свободного излучения почти без сопротивления, дав пиковые величины −9,0, −9,0 и −8,5 соответственно — уверенно ниже порога сверхъяркости.
Получается своего рода перекличка подозреваемых: шестеро кандидатов, каждый по формальным признакам достоин был претендовать на звание сверхъяркого, но лишь у одного нашлась настоящая улика — тот самый ранний, но короткий эпизод излучения чёрного тела от непрозрачной ударной оболочки. У остальных пяти этой улики просто нет: их пиковая светимость от начала до конца объясняется банальным светящимся ветром, без всякой дополнительной оболочки, — и потому все пятеро возвращаются в разряд обычных быстрых новых, из которого их, строго говоря, никто и не исключал, но подозрение с них теперь снято окончательно.
Здесь стоит отметить не только итог, но и то, зачем вообще понадобилась столь трудоёмкая процедура. Формальное определение «сверхъяркой новой» (пик на величину или больше выше линии MMRD) само по себе слишком грубое — оно завязано на среднестатистическом эмпирическом соотношении, которое, как признают и сами авторы, вообще не стоит использовать для оценки расстояний, поскольку теоретически пиковая яркость зависит от массы белого карлика и темпа аккреции по-разному и никакой единой линией не описывается. Поэтому авторы добавили второй, куда более строгий критерий: кандидат должен лежать вне теоретической области, которую в принципе способны занять модели обычного ветра при любых разумных массах и темпах аккреции. Только когда оба критерия — эмпирический и теоретический — совпадают, диагноз можно считать надёжным. Именно эта двойная проверка и развела шестерых кандидатов на «один настоящий» и «пятеро мнимых».
Итог довольно скромный по числу, но убедительный по методу: на сегодняшний день в нашей Галактике надёжно подтверждены три сверхъяркие новые — V1500 Cyg, V1674 Her и теперь V838 Her, — и во всех трёх случаях причина одна и та же: не какая-то экзотика, а вполне предсказуемое столкновение более позднего, быстрого выброса вещества с более ранним и медленным, порождающее на несколько дней непрозрачную светящуюся оболочку вокруг звезды. Пять раз подряд гипотеза о сверхъяркости не подтвердилась — и это не провал исследования, а как раз то, ради чего оно затевалось: отделить реальный физический эффект от статистического шума в каталогах. Осталось дождаться, найдётся ли где-то в Галактике или в соседних галактиках четвёртый настоящий кандидат — метод для его проверки уже готов и, судя по всему, работает исправно.
✊
---