Важчі зорі можуть не вибухати як наднові, а просто тихо колапсувати у чорні діри

Наднова -- це блискуче завершення життя гігантської зорі. Протягом короткої миті космічного часу зоря робить останнє зусилля продовжувати сяяти, але лише згасає та руйнується всередину себе. Кінцевий результат -- нейтронна зоря або чорна діра зоряної маси. Ми звикли вважати, що всі зорі вище десяти сонячних мас закінчують своє існування надновою, але нове дослідження показує, що це не так.

Про це розповідає видання Universe Today.

На відміну від знаменитих наднових типу Ia, які можуть бути викликані злиттям або взаємодією двох зірок, великі зорі піддаються так званій надновій з колапсом ядра. Зорі виживають завдяки балансу тепла та тиску проти гравітації. У міру злиття все більшої кількості елементів, велика зоря повинна генерувати тепло, сплавляючи все важчі елементи. Зрештою, це утворює шари областей, в яких зливаються різні елементи. Але цей ланцюг може продовжуватися тільки до заліза. Після цього злиття важчих елементів призводить до витрат енергії, а не її вивільнення. Тож, ядро руйнується, створюючи ударну хвилю, яка розриває зорю.

У моделях великих зірок, що вмирають, наднові з колапсом ядра виникають для зірок понад 9-10 мас Сонця та приблизно до 40-50 мас Сонця. Понад цієї маси зорі настільки масивні, що, швидше за все, вони колапсують у чорну діру безпосередньо, не перетворюючись у наднову. Надзвичайно масивні зорі, порядку 150 сонячних мас та більше, можуть вибухнути як гіпернова. Ці монстри вибухають не через колапс ядра, а скоріше через ефект, відомий як парна нестабільність, коли зіткнення фотонів, утворених в ядрі, створюють пари електронів та позитронів.

Нове дослідження припускає, що верхня межа маси наднових з колапсом ядра може бути значно нижчою, ніж ми вважали. Команда дослідників вивчила достаток елементів у пари галактик, що зазнають зіткнення, відомих як Arp 299. Оскільки галактики знаходяться в процесі зіткнення, цей регіон є осередком наднових. В результаті, достаток елементів Arp 299 повинен значною мірою залежати від елементів, викинутих при вибухах наднових. Вони виміряли співвідношення кількості заліза до кисню та співвідношення неону та магнію до кисню. Дослідники виявили, що співвідношення Ne/O та Mg/O подібні до сонячного, тоді як співвідношення Fe/O було набагато нижчим за сонячний рівень. Залізо найбільш ефективно викидається у Всесвіт великими надновими.

Співвідношення, які спостерігала команда, не відповідають стандартним моделям колапсу ядра, але вони виявили, що дані добре відповідають моделям наднових, якщо виключити будь-які наднові з понад 23-27 сонячних мас. Іншими словами, якщо зорі колапсують у чорні діри вище приблизно 27 мас Сонця, то моделі та спостереження узгоджуються.

Ця робота остаточно не доводить, що верхня межа маси наднових менша, ніж ми вважали. Можливо також, що наднові виробляють вищі рівні неону та магнію, ніж передбачають моделі. У будь-якому випадку, очевидно, що нам ще потрібно багато дізнатися про останні передсмертні задишки великих зірок.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.