Изучая данные рентгеновской обсерватории Chandra, учёные открыли подробности катастрофы в двойной системе GRO J1655-40, произошедшей более миллиона лет назад. Сейчас здесь находится чёрная дыра массой в семь Солнц и звезда-компаньон, вдвое лёгкая по сравнению с нашей звездой. Ранее система представляла собой две массивные звезды, вращавшиеся вокруг друг друга, пока одна из них не взорвалась, оставив после себя чёрную дыру.
Бывшая звезда большей величины, исчерпав ядерное топливо, превратилась в сверхновую. Взрыв выбросил элементы, созданные в её сердцевине, часть из которых осела на соседней звезде. Со временем расстояние между уцелевшим компаньоном и родившейся чёрной дырой сократилось вследствие потери энергии системой, главным образом через излучение гравитационных волн. При сближении чёрная дыра начала перетягивать вещество обратно, формируя аккреционный диск — структуру, где материя вращается перед падением в сингулярность.
Не всё вещество было поглощено. Часть его, под воздействием магнитных полей и трения в диске, превратилась в мощные ветры, 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.
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», позволяющим определить этапы эволюции системы. Например, кобальт-56, обнаруженный в спектре, образуется только в условиях экстремальных температур сверхновых.
Теперь метод «сверхновой археологии» можно использовать для изучения других систем из чёрных дыр или нейтронных звёзд. Учёные подчеркивают: такие исследования помогают изучать объекты, исчезнувшие миллионы лет назад, но оставившие следы в виде химических элементов. Это важно для понимания распределения тяжёлых веществ, необходимых для формирования планет и жизни, по галактике.
Иллюстрация к исследованию показывает взрыв сверхновой. Чёрная дыра и звезда-компаньон окружены волнами оранжево-красного света — остатками разрушенной звезды. В правом верхнем углу показан спектр, снятый Chandra: на графике с длинами волн от 6 до 12 ангстрем 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.