Вчені провели детальні оптичні спостереження незвичайної відразу за безліччю параметрів наднової SN 2016iet протягом більше двох років після спалаху. Дослідники прийшли до висновку, що дана подія відноситься до одного з двох видів парно-нестабільних наднових. За початковими умовами воно найбільше інших кандидатів відповідає теоретичним передбаченням, але в багатьох деталях не може бути описано ними, що говорить про недостатню опрацьованість моделей, пишуть автори в.
Зірки великої початкової маси після вичерпання термоядерного палива в надрах перетворюються на наднові, тобто зазнають катастрофічний процес колапсу ядра і руйнування, який може призводити до різних наслідків. Залежно від початкової маси і металічності (концентрації елементів важче гелію) може вийти нейтронна зірка або чорна діра, а також відбутися повне знищення ядра з залишком тільки у вигляді оболонки без компактного об'єкта в центрі.
Повне зникнення ядра може відбуватися в разі парно-нестабільної наднової. У такому випадку енергії отримуваних на початку схлопування зірки гамма-променів достатньо для народження електрон-позитронних пар при взаємодії з атомними ядрами. Цей процес тимчасово знижує тиск, що протидіє колапсу ядра. В результаті подальше стиснення призводить до неконтрольованого наростання потужності термоядерних реакцій, що породжує потужний вибух, що не залишає щільного залишку.
Існує кілька подій-кандидатів на роль парно-нестабільних наднових, наприклад, SN 2006gy, SN 2007bi, SN 2213-1745 і SN 1000 + 0216. Однак для повноцінного підтвердження необхідно знати початкову масу і металійність зірки-попередника, адже такий тип наднових передбачається для світил з невисоким відносно сонячного вмістом металів і початковою масою на головній послідовності від 130 до 250 сонячних. Тим не менш, ці параметри не були відомі з достатньою точністю ні в одному випадку.
У роботі астрономів під керівництвом Себастьяна Гомеза (Sebastian Gomez) з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (США) і його колег представлені детальні спостереження наднової SN 2016iet протягом тривалого часу. Авторам вдалося виділити багато особливостей в кривій блиску (залежності яскравості від часу) і спектрі випромінювання залишку, що робить цю подію таким, що не має аналогів.
Вперше SN 2016iet була помічена 14 листопада 2016 року європейським астрометричним космічним телескопом Gaia, який створений для визначення положень і власних рухів зірок, а зовсім не для астрофізичних завдань. Після виявлення об'єкт спостерігався протягом більше 800 днів за допомогою різноманітних наземних інструментів, причому дана наднова як і раніше видна в телескопи як окремий об'єкт.
Серед особливостей спалаху вчені виділяють дуже протяжну криву блиску, два приблизно однакових піку яскравості, між якими минуло близько 100 днів, і вельми повільне згасання світіння. У спектрі в основному видно лінії випромінювання кальцію і кисню, причому їх допплерівська ширина не дуже висока і відповідає розкиду швидкостей близько 3400 кілометрів на секунду.
Окремо автори відзначають відсутність пов'язаних безпосередньо з надновою помітних концентрацій водню і гелію, що говорить про ізольовану область з низьким темпом зіроутворення, де виникнення масивних зірок малоймовірне. Також незвичайними виявилися відносини інтенсивностей ліній кальцію і кисню, які разом з подібною кривою блиску раніше ніколи не спостерігалися. Дещо загадковим виглядає навіть положення наднової, адже вона знаходиться на великій відстані від батьківської дивовижно низькометалювальної карликової галактики - між ними приблизно 16,5 кілопарсек, тобто більше 4 ефективних радіусів галактики.
"Незважаючи на десятки років спостереження наднових, за які були вивчені тисячі об'єктів, ця виглядає дивніше будь-якої іншої, - говорить співавтор роботи Едо Бергер (Edo Berger). - Іноді трапляються наднові незвичайні в якомусь відношенні, але нормальні в іншому, однак ця унікальна у всьому, в чому тільки можна ".
Автори намагаються описати випромінювання наднової в декількох моделях, у тому числі змоделювавши радіоактивний розпад речовини в оболонці, світіння центрального об'єкта, а також різні варіанти взаємодії з навколишнім світило речовиною. У всіх варіантах виходить, що прямо перед вибухом у зірки було вуглецево-кисневе ядро з масою від 55 до 120 сонячних, що говорить про її початкову масу в 120 - 260 Сонц.
Разом з оціненою металійністю, яка виявилася ще нижчою, ніж у галактики, це робить SN 2016iet першим кандидатом, що задовольняє всім основним вимогам для парно-нестабільної наднової. Однак більш детальні властивості виявляються в протиріччі з теорією. Зокрема, найкращу відповідність зі спостереженнями дала модель взаємодії з дуже масивною (близько 35 мас Сонця) навколишнім газом, який знаходиться на близькій відстані від 40 до 150 астрономічних одиниць. Це говорить про екстремальний ступінь втрати маси протягом останніх декількох років життя зірки, в той час як теоретичні моделі передбачали подібну втрату лише на масштабі тисячоліть.
Автори прийшли до висновку, що поточні моделі парно-нестабільних наднових недостатньо хороші і не дозволяють в точності описати реальні процеси. Альтернативним поясненням може бути те, що даний спалах породжений зовсім іншим механізмом, який поки взагалі не був розглянутий теоретиками.
Раніше вчені знайшли наднову зовсім іншого типу, зробили томографію залишку такого вибуху, а також виявили в антарктичному снігу свіжий радіоактивний попіл вибуху зірки.