Крошечные снежинки из радиоактивного урана, вызывающие массивные ядерные взрывы, могут объяснить некоторые из наиболее загадочных взрывов звезд во Вселенной.

По мере того, как маленькие звезды умирают, они превращаются в оболочку самих себя, известную как белые карлики. Новое исследование предполагает, что атомы урана опускаются к центрам этих стареющих белых карликов, когда они остывают, замерзая и превращаясь в похожие на снежинки кристаллы размером не больше песчинок. Там эти «снежинки» могут действовать как мельчайшие ядерные бомбы во Вселенной, становясь «искрой, которая зажигает пороховую бочку», - сказал соавтор исследования Мэтт Каплан, физик-теоретик из Университета штата Иллинойс.

«Важно понять, как эти взрывы происходят во всех сферах применения, от производства элементов до расширения Вселенной», - сказал Каплан Live Science.

Эти необычно тусклые взрывы звезд являются частью класса, известного как сверхновые типа Ia. Обычно ученые думают, что эти взрывы происходят, когда белый карлик достигает критической массы после откачивания газа от звезды-компаньона, с которой белый карлик находится на орбите. Поскольку сверхновые типа Ia взрываются, когда достигают одинаковой массы, они имеют одинаковую яркость. Эта равномерная яркость позволяет использовать их в качестве эталона для измерения t расстояний во Вселенной.

Однако астрономы заметили некоторые сверхновые звезды типа Ia, которые немного тусклее, чем должны быть. Новое исследование, принятое в журнал Письма с физическими проверками, предлагает объяснение, согласно которому белые карлики меньшей массы без двойной звезды-компаньона могут взорваться как сверхновые сами по себе - даже без потери массы от ближайшей звезды.

«Возможно, нам не нужен компаньон», - сказал Live Science соавтор исследования Чак Хоровиц, теоретический ядерный астрофизик из Университета Индианы. «Может быть, одна звезда может взорваться сама по себе».

Рождение звездной атомной бомбы

Белые карлики - это остаточные ядра звезд, масса которых меньше чем в 10 раз превышает массу Солнца. Сбросив свои внешние слои, белые карлики становятся холодными, не горящими шарами, состоящими в основном из углерода и кислорода с добавлением нескольких других элементов, таких как уран. По мере того, как они медленно остывают в течение сотен тысяч лет, их атомы замерзают с самыми тяжелыми атомами - как уран - опускается в ядро ​​и сначала затвердевает.

Традиционно ученые думали, что эти белые карлики в одиночку в конечном итоге превратились в холодную темную оболочку. Но в некоторых случаях этот процесс может подготовить почву для мощного взрыва, похожего на ядерную бомбу, говорят ученые. Когда затонувшие атомы урана сталкиваются друг с другом, они замерзают, образуя крошечные радиоактивные снежинки. В течение часа после образования снежинки нейтрон, проходящий через ядро, может врезаться в снежинку, вызывая деление - ядерную реакцию, при которой происходит расщепление атома. Это деление может вызвать цепную реакцию, аналогичную реакции в ядерной бомбе, которая в конечном итоге воспламенит остальную часть звезды и заставит белый карлик взорваться как сверхновая звезда.

Однако для того, чтобы эта цепная реакция произошла, должно быть много радиоактивного изотопа урана-235. Поскольку этот изотоп со временем естественным образом распадается, этот тип взрыва возможен только у самых больших звезд, у которых самая короткая продолжительность жизни. У более мелких звезд, таких как Солнце, которое умрет через 5 миллиардов лет в будущем, не останется достаточно урана-235 для таких взрывов, когда они станут белыми карликами.

Новая статья была встречена некоторыми учеными с заинтересованным скептицизмом.

«Если это сработает, это будет действительно интересный способ сделать это», - сказал Live Science Райан Фоли, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз. Однако Фоули отметил, что тусклые сверхновые типа Ia, как правило, происходят из старых популяций звезд, а не из тех, в которых в основном есть более молодые звезды, где может произойти этот тип взрыва. «Среди молодых звезд очень мало тусклых сверхновых типа Ia, если они вообще есть», - сказал Фоли.

Хотя исследования показали, что этот новый механизм физически возможен, пока не ясно, действительно ли происходят эти взрывы одиночных звезд, как часто они происходят и как именно запускается деление, которое их подпитывает.

«Прямо сейчас мы стремимся запустить моделирование, чтобы увидеть, действительно ли снежинки могут вызвать цепную реакцию деления, чтобы взорвать звезду», - сказал Каплан Live Science. «Даже если бы он не загорелся полностью, было бы интересно посмотреть, есть ли в активной зоне шипение или слабое горение».

Радиоактивные «снежинки» действуют как мельчайшие ядерные бомбы во Вселенной