Кассиопея A: титанические взрывы спровоцированы титаном

Ученые нашли фрагменты титановых взрывов с известной сверхновой. Это открытие, сделанное с помощью рентгеновской обсерватории "Чандра" от НАСА, может стать важным шагом в определении того, как взрываются некоторые гигантские звезды.

Об этом говорится в пресс-релизе рентгеновской обсерватории "Чандра".

Данная работа базируется на наблюдениях Чандры над остатками сверхновой, называемой Кассиопея A, расположенной в нашей галактике примерно за 11000 световых лет от Земли. Это один из самых молодых известных остатков сверхновой, возраст которого составляет около 350 лет.

В течение многих лет ученые пытались понять, как массивные звезды — те, массы которых примерно в 10 раз больше Солнца, — взрываются, когда у них заканчивается топливо. Этот результат дает неоценимую новую подсказку.

"Ученые считают, что большая часть титана, который используется в нашей повседневной жизни — например, в электронике или ювелирных изделиях — производится в результате взрыва массивной звезды", - сказал Тосики Сато из Японского университета Риккьо, возглавивший исследование, которое вышло в журнале Nature. "Однако до сих пор ученые так и не смогли уловить момент сразу после произведения стабильного титана".

Когда источник ядерной энергии массивной звезды исчерпывается, центр коллапсирует под действием силы тяжести и образует или плотное звездное ядро, которое называется нейтронной звездой или, реже, черную дыру. Когда создается нейтронная звезда, внутренняя часть разрушаемой массивной звезды отскакивает от поверхности звездного ядра, реверсируя имплозию (взрыв, направленный внутрь).

Тепло от этого катаклизмического события производит ударную волну — подобно звуковому удару от сверхзвуковой струи, — несущуюся наружу через остальную часть обреченной звезды, производя новые элементы в результате ядерных реакций. Однако во многих компьютерных моделях этого процесса энергия быстро теряется, и путешествие ударной волны наружу застопоривается, предотвращая взрыва сверхновой.

Последние трехмерные компьютерные симуляции позволяют предположить, что нейтрино — субатомные частицы с очень малой массой — произведенные при создании нейтронной звезды, играют решающую роль в отводе пузырей, которые ускоряются от нейтронной звезды. Эти пузыри продолжают двигать ударную волну вперед, чтобы спровоцировать взрыв сверхновой.

С новым исследованиям Кассиопеи A, команда обнаружила мощные доказательства такого взрыва, вызванного нейтрино. В данных Чандры они обнаружили, что пальцеобразные структуры, направленные в сторону от места взрыва, содержат титан и хром, что совпадает с остатками железа, ранее выявленными Чандрой. Условия, необходимые для создания этих элементов в ядерных реакциях, такие как температура и плотность, совпадают с условиями создания пузырей при моделировании, которые приводят в действие взрывы.

Титан, который был найден Чандрой в Кассиопеи A и который предусмотрен этими моделировании, является стабильным изотопом элемента, то есть количество нейтронов, содержащихся в его атомах, означает, что он не меняется в результате радиоактивности на другой, более легкий элемент. Ранее астрономы использовали телескоп NuSTAR от НАСА, чтобы выявить нестабильной изотоп титана в различных местах Кассиопеи А. Каждые 60 лет примерно половина этого изотопа титана превращается в скандий, а затем кальций.

"Мы никогда раньше не видели этой сигнатуры титановых пузырей в остатке сверхновой — результат, который был возможен только с помощью невероятно четких изображений от Чандры", - сказал соавтор Кейичи Маэда из Киотского университета в Японии. "Наш результат является важным шагом в решении проблемы того, как эти звезды взрываются как сверхновые".

"Когда произошла сверхновая, фрагменты титана были выработаны глубоко внутри массивной звезды. Фрагменты проникли на поверхность массивной звезды, образуя край остатка сверхновой Кассиопея A", - сказал соавтор Шигехиро Нагатаки из кластера передовых исследований RIKEN в Японии.

Эти результаты решительно поддерживают идею взрыва, вызванного нейтрино, для объяснения по крайней мере некоторых сверхновых.

"Наше исследование может стать важнейшим наблюдательным результатом, проверяющим роль нейтрино во взрывах массивных звезд с момента обнаружения нейтрино от Сверхновой 1987A", - заявил соавтор Такаси Йошида из Киотского университета.

Астрономы использовали более миллиона с половиной секунд, или более 18 дней, времени наблюдения Чандры за сверхновой Кассиопея А, между 2000 и 2018 годами. Количество стабильного титана, произведенного в Кассиопеи A, превышает общую массу Земли.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.