Type Ia — термоядерные сверхновые (белые карлики)
- Физика кривой светимости: пик мощности задаётся выделением энергии при синтезе радиоактивного ${}^{56}$Ni в термоядерном взрыве; последующее падение светимости (после ~20–40 сут) определяется распадом ${}^{56}$Ni→${}^{56}$Co→${}^{56}$Fe и убыванием депонируемой гамма/позитронной энергии. На хвосте болометрической кривой:
$$L(t)\propto M_{\mathrm{Ni}}\left({ϵ}_{\mathrm{Ni}}{e}^{-t/{\tau }_{\mathrm{Ni}}}+{ϵ}_{\mathrm{Co}}(e^{-t/{\tau }_{\mathrm{Co}}}-e^{-t/{\tau }_{\mathrm{Ni}}})\right),$$ где $M_{\mathrm{Ni}}$ — масса синтезированного никеля, ${\tau }_{\mathrm{Ni}},{\tau }_{\mathrm{Co}}$ — средние времена распада.
- Почему форма относительно однородна: термоядерный взрыв белого карлика близок к единому сценарию (масса около $\sim M_{\mathrm{Ch}}$ или повторяемый механизм), что даёт схожие массы ${}^{56}$Ni и сопутствующую светимость; вариации снимаются эмпирическими коррекциями.
- Наблюдательные признаки: отсутствие линий водорода/гелия, сильные линии Si II (например $\lambda$6150 Å) на ранних фазах; характерный быстрый подъём и сравнительно резкий максимум, затем экспоненциально-ходящий спад. Скорости расширения по синим смещениям абсорбций.
Type II — коллапс ядра массивных звёзд (с водородной оболочкой)
- Физика кривой светимости: начальная яркость включает энергию ударной волны и последующего нагрева оболочки; у разновидности II‑P плато (~50–100 сут) поддерживается фронтом рекомбинации водорода, который удерживает эффективную фотосферную температуру и радиус так, что болометрическая светимость остаётся почти постоянной. У II‑L плато отсутствует или короткое — светимость линейно убывает, когда масса оболочки мала. Поздний хвост также может контролироваться ${}^{56}$Co-распадом, но с меньшей долей вклада.
- Почему разные формы: масса и степень потери внешней оболочки перед взрывом (большая масса оболочки → длительное плато; малая → быстрый спад), а также взаимодействие с плотным окружением даёт узколинейные типы (IIn) с дополнительным источником света.
- Наблюдательные признаки: сильные линии водорода (П‑С профили), ранняя «шок-прорывная» вспышка/ультрафиолетный всплеск у некоторых, наличие плато в световой кривой для II‑P; спектры и фотометрия дают скорости и температуру фотосферы.
Как отличать механизмы взрыва (наблюдательно)
- Спектроскопия: присутствие/отсутствие водорода и характерные линии (Si II для Ia, Hα для II) — основное различие. П‑С профили и ширина линий дают скорости расширения.
- Световая кривая: быстрый максимум без плато → Ia; плато ≈ II‑P; линейный спад II‑L; узкие линии + сильная светимость → IIn (взаимодействие с CSM).
- Ранняя фотометрия/УФ/рентген/радио: шок-прорыв и ранняя эмиссия у коллапсов; радио/рентген указывают на взаимодействие с околозвёздной средой (core-collapse).
- Поздняя (нефотоническая) фаза: оценка $M_{\mathrm{Ni}}$ по хвосту (радиоактивный вклад) — у Ia обычно большая масса Ni, у II меньшая; форма и линии в неонебулярной фазе отражают состав и массу остатков.
- Директные доказательства предка: у II часто удаётся идентифицировать красного супергиганта в доробзечковых снимках; у Ia — отсутствие яркого предка, признаки бинарности/пересёк массы иногда выявляются.
Использование как космологические зонда (проб)
- Type Ia как стандартизованные свечи: эмпирическая связь между пиком и скоростью спада (Phillips relation) позволяет стандартизовать абсолютную величину. Формула в упрощённом виде:
$$M_B=M_{B,0}+\alpha (\Delta m_{15}(B)-\Delta m_{15,0})+\beta (color)+...$$ с корректировками по цвету и свойствам хозяина; после стандартизации дисперсия ≈ $0.1$–$0.15$ маг, что делает Ia основным инструментом для измерения космологической дистанции и ускорения Вселенной.
- Type II‑P как независимый метод: Expanding Photosphere Method (EPM) и Standard Candle Method (SCM).
- EPM использует оценку углового размера фотосферы $\theta$ через фотометрический поток и модельное «dilution factor» $\zeta$, и радиус $R\approx v(t-t_0)$, давая
$$D\approx \frac{v(t-t_0)}{\theta },F_{\nu }={\zeta }^2\pi B_{\nu }(T){\theta }^2.$$ - SCM — эмпирическая корреляция между абсолютной яркостью на плато и скоростью фотосферы (и цветом): примерно $M\propto a\log v+b(color)+c$. Точность хуже Ia, но даёт полезный независимый контроль систематик.
- Важные систематические ограничения: поглощение и поправки на цвет/пыль, эволюция свойств популяции (металличность, массы предков) с красным сдвигом, внутригалоные влияния, селекционные эффекты и данные спектроскопии/калибровки. Для II дополнительно моделирование фактора разведения $\zeta$ и оценки времени взрыва.
Кратко: Ia — термоядерный механизм, светимость и спад контролируются ${}^{56}$Ni, спектры без водорода; это удобные стандартизованные свечи для космологии. II — коллапс ядра с плато или линейным спадом, форма света определяется массой и рекомбинацией оболочки; используются как независимые дистанционные индикаторы (EPM/SCM). Отличие механизмов — спектры, форма кривой и ранние/многодиапазонные наблюдения (радио/рентген/УФ) — позволяют идентифицировать и корректировать систематические погрешности при применении в космологии.