Гиперновые могут быть мифом: учёные пересматривают природу самых мощных взрывов во Вселенной

Теперь вы их видите, теперь — нет. Учёные обнаружили, что некоторые из самых мощных взрывов во Вселенной — гиперновые — возможно, вообще не происходят.

Эти взрывы, известные как гиперновые, были впервые предложены для объяснения необычных звёзд в гало нашей галактики Млечный Путь и в соседней карликовой галактике. Предполагалось, что такие звёзды могли сформироваться только из обломков взрыва, в 10 раз более мощного, чем «средняя» сверхновая.

Команда, стоящая за этими новыми открытиями, предполагает, что обычные сверхновые на самом деле могут объяснить эти звёзды, если учесть неравномерный, несферический характер выброса вещества.

«Если мы посмотрим на сверхновую сегодня, материалы звезды распределены неравномерно. Кислород может преимущественно лететь в одном направлении, сера — в другом. Новые звёзды могут формироваться из смеси фрагментов сверхновой, а не из её общего набора элементов, — заявил руководитель группы Анмол Аггарвал из Университетского колледжа Лондона (UCL) в пресс-релизе. — Мы разработали математические модели, которые учитывали это, и обнаружили, что во всех случаях звёзды с очень необычным набором ингредиентов с наибольшей вероятностью образовались из обычных сверхновых.

Все доказательства в пользу гиперновых внезапно исчезли».

Гиперновая против сверхновой: в чём разница?

Сверхновые происходят, когда массивные звёзды исчерпывают топливо для термоядерного синтеза, фактически завершая свою жизнь. Это приводит к коллапсу ядра звезды, что вызывает ударные волны, распространяющиеся через её внешние слои и вызывающие взрывы, которые мы называем сверхновыми.

Гиперновые, как предполагается, возникают аналогичным образом, но у ещё более массивной и быстро вращающейся звезды. Это приводит к гораздо более энергетическому взрыву.

Когда происходят сверхновые или гиперновые, они разбрасывают элементы, которые умирающая звезда создавала в течение своей жизни, в окружающую космическую среду. Эти элементы в конечном итоге становятся строительными блоками для следующего поколения звёзд.

Это означает, что анализ химических сигнатур звёзд может рассказать учёным об их семейной истории.

Художественное представление гиперновой, генерирующей 2 гамма-лучевых джета. (Фото: NASA/JPL-CALTECH)

«Непосредственно перед тем, как звезда становится сверхновой, она имеет слои, как луковица, с более тяжёлыми элементами в центре и более лёгкими — дальше. Наша модель рассматривает, сколько материала из каждого слоя или каждой области потребовалось бы, чтобы соответствовать наблюдаемой звезде, — сказал Ральф Шёнрих из Лаборатории космических наук Мулларда при UCL. — Мы до сих пор не знаем, насколько хорошо материал сверхновой перемешивается до образования новых звёзд. И это несмотря на десятилетия работы в этой области. Наше исследование предполагает, что некоторое перемешивание происходит, но неполное.

Нам нужно учитывать это в наших моделях эволюции химических элементов в галактиках и в моделях работы межзвёздной среды».

Команда начала своё исследование с наблюдения четырёх звёзд, которые подозревались в том, что они были созданы из материала, выброшенного при взрыве гиперновой. Три из этих звёзд, как заключила команда, с большей вероятностью образовались после сверхновых.

Затем учёные изучили одну звезду красного гиганта в гало Млечного Пути с необычным химическим составом, включая избыток тяжёлых элементов, таких как серебро и уран. Они слишком тяжёлые, чтобы образоваться в ядрах всех, кроме самых массивных звёзд — тех, что становятся гиперновыми.

Такие элементы также могут создаваться при столкновении и слиянии двух массивных и плотных звёздных остатков, называемых нейтронными звёздами. Однако у этой звезды отсутствуют некоторые другие тяжёлые элементы, которые присутствовали бы после столкновения нейтронных звёзд.

Эта команда рассмотрела происхождение данной звезды, используя модель Млечного Пути, который быстро обогащался элементами тяжелее водорода и гелия — так называемыми астрономами металлами — через смерть первого поколения звёзд.

Быстрая скорость вращения звезды и тот факт, что она находится на окраине Млечного Пути, привели команду к выводу, что эта звезда сбежала из бедной металлами карликовой галактики и в конечном итоге была притянута в нашу галактику. Событием, создавшим её, по их заключению, стало сочетание слияния нейтронных звёзд и обычной сверхновой.

Никакой гиперновой не требуется. Достаточно асимметричной сверхновой, обнаружили учёные.

Исследование команды было опубликовано в виде двух статей в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источники: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, University College London (UCL), NASA/JPL-Caltech.