Открытие нового класса сверхновых помогло разгадать загадку Крабовидной туманности

Астрофизики в течение 40 лет предполагали существование нового класса сверхновых, в диапазоне 8–10 масс Солнца, занимающих промежуточное по массе положение между образованием белых карликов и сверхновыми с коллапсом железного ядра. Однако до настоящего времени им не удавалось найти доказательства их существования.

Но теперь астрономы из 25 институтов объединились, чтобы предоставить доказательства одного такого события. Их совместная работа, опубликованная  в Nature Astronomy, доказывает, что к этой категории принадлежит одна из самых известных сверхновых всех времен.

Известны два основных типа сверхновых: гигантские звезды, которые в итоге эволюционируют до гравитационного коллапса ядра, звезды меньшего размера, эволюционирующие до белых карликов, состоящих из электронно-ядерной плазмы, но лишённые источника термоядерной энергии и светящиеся, постепенно остывая в течение миллиардов лет. Теперь установлен новый класс: сверхновые с электронным захватом.

Сверхновая с коллапсом ядра должна быть по крайней мере в 10 раз больше массы Солнца, чтобы в ней создалось давление, необходимое для получения железа в ходе термоядерного синтеза. Именно из железа в основном и состоят их ядра. Теория сверхновых с захватом электронов состоит в том, что в них участвуют звезды с массой 8–10 солнечных, которые имеют кислородно-неоново-магниевые ядра и никогда не производят собственное железо.

Теория утверждает, что, если огромное давление в центре этих звезд достаточно велико, чтобы заставить электроны втиснуться в ядра неона и магния, — тогда пространство между атомами сократится. Это заставит ядро ​​взорваться, инициируя выброс вещества, а не превратиться в белый карлик, как это сделала бы еще более легкая звезда.

Когда ядро ​​становится достаточно плотным, неон и магний начинают поглощать электроны (так называемые реакции захвата электронов), снижая давление в ядре и вызывая взрыв сверхновой звезды с коллапсом ядра. 

С тех пор как профессор Кеничи Номото из Токийского университета предложил эту идею в 1980 году, астрономы попытались смоделировать, как будет выглядеть сверхновая, захватывающая электроны, и, в частности, чем она будет отличаться от известных типов. Затем аспирант Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Даичи Хирамацу определила шесть отличительных характеристик, ожидаемых от сверхновой с захватом электронов, включая большое количество материала, выброшенного до взрыва, характерные кривые блеска и химический состав. Изучив записи сотен зарегистрированных сверхновых, Хирамацу идентифицировала несколько, обладающих некоторыми из этих свойств, но только одну, которая имела их все: SN 2018zd.

Однако, похоже на то, что SN 2018zd не первая наблюдаемая нами сверхновая с захватом электрона. В других случаях расстояние или время не позволяли собрать соответствующие данные для оценки необходимых показателей. Особенно примечательным примером является сверхновая 1054 года, в результате которой образовалась знаменитая Крабовидная туманность.

Интенсивность рентгеновского излучения от Крабовидной туманности сделало ее одним из наиболее изученных астрономических объектов, и многие наблюдатели отметили, что он имеет ряд особенностей, характерных для сверхновых с захватом электронов. Однако, хотя китайские астрономы 1054 года и записали множество деталей, у них не было возможности изучить ее спектр.

Тем не менее, Хирамацу и другие соавторы публикации в Nature Astronomy считают, что сходство между SN 1054 и SN 2018zd усиливает аргументы в пользу SN 1054 как сверхновой с захватом электронов.

Команда астрономов из 15 стран сделала вывод о том, что кальций в наших костях появился от взрывов сверхновых.

По материалам IFLScience

Читайте также:

НАСА поделилось изображением газового кольца, образовавшегося в результате взрыва сверхновой

Японские астрономы обнаружили 1800 сверхновых