Выявлено загадочное происхождение редкого типа взрывающейся звезды
Одна из величайших загадок Вселенной заключается в том, откуда на самом деле берется весь металл.
Мы знаем, что он выкован в космическом огне, но какой конкретно огонь и в каких пропорциях — это немного определить сложнее.
Редкая разновидность сверхновой, лишенная водорода и гелия, является известным источником многих металлов, хотя являются ли звезды, дающие начало этим огненным кузницам, одинокими тяжеловесами, чихнувшими с себя? или меньшие массы с жадным партнером никогда не были ясны.
Теперь международная группа астрономов под руководством Мартина Солара и Михала Михаловского из Университета Адама Мицкевича в Польше обнаружила, что прародители сверхновых типа Ic не являются все это чрезвычайно массивные волки-одиночки, но, как правило, менее массивные звезды с двойным компаньоном, который помогает сформировать результат их рокового взрыва.
«Чем больше мы исследуем массивные звезды, тем более сложными они кажутся», — сказал Михаловски ScienceAlert. .
«Мы знаем, что их эволюция и судьба зависят от их массы, затем мы узнали, что детали зависят от того, насколько они обогащены металлами. Теперь становится очевидным, что спутники также могут сильно влиять на их жизнь».
Сверхновые типа Ic возникают в результате коллапса ядра массивных звезд, достигших конца своей жизни. Весь водород в звездном ядре исчез. были синтезированы в более тяжелые элементы, и звезда достигла точки, когда ее основные элементы стали настолько тяжелыми, что для их синтеза требуется больше энергии, чем высвобождается в процессе синтеза.
Поскольку ядерная печь больше не выделяет достаточно энергии, внешнее давление падает, позволяя плотному ядру звезды поддаться гравитации. Ядро резко схлопывается в сверхплотную нейтронную звезду или черную дыру, в то время как внешние слои вырываются в космос с такой энергией, что в выбросах образуются даже более тяжелые металлы. p>
Загадка сверхновых типа Ic заключается в том, что, в отличие от других сверхновых, в их расширяющейся внешней оболочке нет заметного количества водорода или гелия. Хотя они истощены в ядре звезды, более легкие элементы должны были оставаться в атмосфере в достаточных количествах.
Было предложено два возможных решения тайны пропавших элементов. В первом случае речь идет о звезде, масса которой примерно в 20–30 раз превышает массу Солнца, настолько массивной, что она может вызвать сильные звездные ветры, способные сдуть ее водород и гелий.
Второй вариант — двойной компаньон — меньшая звезда, которая находится достаточно близко, чтобы откачать водород и гелий от звезды, масса которой примерно в 8–15 раз превышает массу Солнца.
В обоих случаях водород и гелий уносятся прочь перед взрывом сверхновой. , что приводит к их отсутствию в выбросах сверхновых.
Существует несколько типов коллапса ядра сверхновых. Изучив архивные данные и обнаружив звезды, исчезнувшие из места расположения сверхновой, исследователи смогли подтвердить прародителей всего 23 наблюдаемых событий.
Ни один из этих прародителей не принадлежит сверхновым типа Ic, но Михаловски и его команда подумали, что их окружающая среда могла оставить некоторые подсказки.
«Меня вдохновила крупная программа наблюдений под названием PHANGS (Физика с высоким угловым разрешением в ближайшей галактике). Они использовали самый большой массив телескопов, Атакаму. Большая миллиметровая решетка для наблюдения за отдельными облаками газа, из которых формируются звезды», — пояснил он.
«Я понял, что если я дополню эти данные новыми наблюдениями за облаками, в которых взорвались сверхновые, то мы сможем расшифровать природа взрывающихся звезд».
Молекулярный газ, оставшийся в местах взрыва сверхновых, можно использовать для определения массы звезды-прародительницы. Чем больше молекулярного водорода, тем массивнее звезда. В свою очередь, более массивные звезды плавят топливо быстрее и, следовательно, имеют более короткую продолжительность жизни, чем менее массивные.
Исследователи изучили молекулярный газ, оставленный сверхновыми типа Ic, и сравнили его с молекулярным газом, оставленным после себя сверхновыми типа Ic. Сверхновые типа II, у которых есть звезды-прародители от 8 до 15 солнечных масс. Водород в обоих облаках был одинаковым, а это означает, что сверхновые типа Ic все-таки произошли от менее массивных звезд.
«На самом деле я ожидал, что прародителями сверхновых типа Ic окажутся очень массивные звезды», — сказал Михаловски. . «Оказалось, что большинство этих сверхновых ведут себя не таким образом».
Водороду и гелию еще нужно куда-то деваться; и наиболее вероятное место — бинарный компаньон. Этот компаньон обычно переживает сверхновую, объяснил Михаловский, но сила взрыва переносит компаньона в космос, где он проживает остаток своей жизни вполне нормально, хотя и с другой скоростью.
Между тем, объяснение помогает нам понять, откуда берутся многие элементы во Вселенной. Мы знаем, что взрывы сверхновых с участием двойного компаньона производят вдвое больше углерода – строительного элемента жизни – поэтому теперь мы можем скорректировать вклад сверхновых типа Ic в количество углерода в атмосфере.
Исследователи также надеемся провести астрокриминалистическую экспертизу останков еще большего количества сверхновых, чтобы помочь восстановить, как звезды-прародители прожили свою жизнь.
«Большее количество сверхновых с такими наблюдениями продвинет этот анализ дальше, потому что тогда мы сможет исследовать их по отдельности на предмет некоторых других интересных свойств», — рассказал Михаловски ScienceAlert.
«Например, мы не знаем, говорит ли нам существование широких эмиссионных линий что-то о взрывающейся звезде. Или влияют ли какие-то свойства родительских галактик на то, какие звезды рождаются и как они взрываются. Более того, мы хотели бы таким же образом исследовать и другие типы сверхновых».
Результат исследования опубликован в журнале Nature Communications.
р>
