Як виглядатиме вибух Бетельгейзе

Опубліковано: 02:58 понеділок, 2 березня 2020 р.  
Як виглядатиме вибух Бетельгейзе - фото
ESO/M. KORNMESSER

Фізики моделюють наднові, які виникають від пульсуючих зірок-надгігантів, щоб спрогнозувати як виглядатиме вибух Бетельгейзе.

Останнім часом Бетельгейзе перебуває у центрі значної уваги ЗМІ, розповідають в Каліфорнійському університеті в Санта Барбарі. Червоний супергігант наближається до кінця свого життя, і коли зірка, маса якої перевищує масу Сонця у 10 разів, помирає, це виглядає ефектно. З його яскравістю, яка нещодавно знизилася до найнижчої точки за останні сто років, багато любителів космосу схвильовані, що Бетелгейзе незабаром може стати суперновою, вибухнувши в осліплюючому дійстві, яке можна буде побачити навіть при денному світлі.

У той час як ця знаменита зірка на плечі Оріона, схоже що, зустріне свою смерть протягом найближчих мільйонів років -- практично через пару днів за космічним часом -- вчені стверджують, що її тьмяніння пояснюється тим, що зірка пульсує. Явище відносно поширене серед червоних супергігантів, і вже кілька десятиліть відомо, що Бетельгейзе перебуває в цій групі.

До речі, дослідники Каліфорнійського університету в Санта Барбарі вже робили прогнози щодо яскравості наднової, яка виникла б, коли вибухне пульсуюча зірка на зразок Бетельгейзе.

Аспірант з фізики Джаред Голдберг разом з директором університетського інституту теоретичної фізики Кавлі (KITP) та глюківським професором фізики Ларсом Більдстеном і старшим науковим співробітником KITP Біллом Пакстоном опублікував дослідження, в якому детально описано, як пульсація зірки вплине на вибух, коли вона досягне свого кінця. Стаття публікується в «Astrophysical Journal».

"Ми хотіли знати, як це виглядає, коли пульсуюча зірка вибухає на різних фазах пульсації", - сказав Голдберг, науковий співробітник Національного наукового фонду. "Більш ранні моделі простіші, оскільки вони не включають залежні від часу ефекти пульсацій."

Коли у зірки розміром з Бетельгейзе нарешті не вистачає матеріалу для плавлення в її центрі, вона втрачає зовнішній тиск, який утримував її від колапсування під власною величезною вагою. Результуюче руйнування ядра відбувається за півсекунди -- набагато швидше, ніж помітно із поверхню зірки та її пухкими зовнішніми шарами.

У міру руйнування залізного ядра, атоми розпадаються на електрони та протони. Ті поєднуються, утворюючи нейтрони, і в процесі вивільняють високоенергетичні частинки, звані нейтрино. Зазвичай нейтрино ледве взаємодіють з іншою матерією -- 100 трлн з них щосекунди проходять через ваше тіло без жодного зіткнення. Однак, наднові є одними з найпотужніших явищ у Всесвіті. Кількість і енергія нейтрино, що виробляються при колапсуванні ядра, настільки величезна, що, навіть якщо лише невелика фракція зіткнеться із зоряним матеріалом, то цього, як правило, більше ніж достатньо для запуску ударної хвилі, здатної підірвати зірку.

В результаті, вибух потрапляє у зовнішні шари зірки з вражаючою енергією, створюючи сплеск, який може ненадовго затьмарити всю галактику. Вибух залишатиметься яскравим протягом приблизно 100 днів, оскільки випромінювання може закінчитися лише після того, як іонізований водень рекомбінується зі втраченими електронами, щоб знову стати нейтральним. Це відбувається ззовні, що означає, що астрономи дивляться все глибше й глибше в наднову, поки світло з центру не вийде. У цей момент все, що залишилося, -- тьмяне світіння радіоактивних опадів, що може продовжуватися роками.

Характеристики наднової варіюються залежно від маси зірки, загальної енергії вибуху і, що не менш важливо, її радіусу. Це означає, що пульсація Бетельгейзе робить досить складним прогнозування того, як вона вибухне.

Дослідники виявили, що якщо вся зірка пульсує в унісон -- вдихаючи та видихаючи, якщо хочете, -- наднова вестиме себе так, ніби Бетельгейзе -- статична зірка із заданим радіусом. Однак, різні шари зірки можуть коливатися один проти одного: зовнішні шари розширюються, коли середні шари стискаються, і навпаки.

Для простого випадку пульсації, модель команди показала результати, схожі з моделями, що не враховували пульсацію. "Вона просто схожа на наднову від більшої зірки чи меншої зірки в різних точках пульсації", - пояснює Голдберг. "Коли починаєш розглядати пульсації, які є складнішими, в яких є речі, що рухаються всередину одночасно з речами, що рухаються назовні -- тоді наша модель насправді створює помітні відмінності", -- сказав він.

Щодо цих випадків дослідники виявили, що у міру протікання світла із все глибших шарів вибуху, викиди будуть виглядати так, ніби вони спричинені надновими від зірок різних розмірів.

"Світло від тієї частини зірки, що стискається, слабшає, -- пояснює Голдберг, -- Так само, як би ми очікували від більш компактної, не пульсуючої зірки". У той же час, світло від частин зірки, які розширювалися в той момент, здавалося б яскравішим, ніби воно походить від більшої, не пульсуючої зірки.

Голдберг планує подати звіт до "Research Notes of the American Astronomical Society" разом з професором фізики Енді Хоуеллом та аспірантом KITP Еваном Бауером, підсумовуючи результати симуляцій, які вони спеціально проводили з Бетельгейзе. Голдберг також працює з постдоком KITP Бенні Цангом над порівнянням різних методів трансферу випромінення наднових, а також з аспірантом з фізики Даїчі Хірамацу над порівнянням теоретичних моделей вибуху із спостереженнями за надновими.

Читайте ще цікаві новини про космос.


                 
 


НОВИНИ ВІД ПАРТНЕРІВ: