Как будет выглядеть взрыв Бетельгейзе

Опубликовано: 02:58 понедельник, 2 марта 2020 г.  
Как будет выглядеть взрыв Бетельгейзе - фото
ESO/M. KORNMESSER

Физики моделируют сверхновые, которые возникают от пульсирующих звезд-сверхгигантов, чтобы спрогнозировать как будет выглядеть взрыв Бетельгейзе.

В последнее время Бетельгейзе находится в центре повышенного внимания СМИ, рассказывают в Калифорнийском университете в Санта Барбаре. Красный супергигант близится к концу своей жизни, и когда звезда, масса которой превышает массу Солнца в 10 раз, умирает, это выглядит эффектно. С его яркостью, которая недавно снизилась до самой низкой точки за последние сто лет, многие любители космоса взволнованы, что Бетелгейзе вскоре может стать суперновой, взорвавшись в ослепительном действии, которое можно будет увидеть даже при дневном свете.

В то время как эта знаменитая звезда на плечи Ориона, похоже что, встретит свою смерть в течение ближайших миллионов лет -- практически через пару дней по космическому времени -- ученые утверждают, что ее ослабление объясняется тем, что звезда пульсирует. Явление относительно распространено среди красных супергигантов, и уже несколько десятилетий известно, что Бетельгейзе относится к этой группе.

Кстати, исследователи Калифорнийского университета в Санта Барбаре уже делали прогнозы относительно яркости сверхновой, которая возникла бы, если взорвется пульсирующая звезда вроде Бетельгейзе.

Аспирант по физике Джаред Голдберг вместе с директором университетского института теоретической физики Кавли (KITP) и глюкивским профессором физики Ларсом Бильдстеном и старшим научным сотрудником KITP Биллом Пакстоном опубликовал исследование, в котором подробно описано, как пульсация звезды повлияет на взрыв, когда она достигнет своего конца. Статья публикуется в «Astrophysical Journal».

"Мы хотели знать, как это выглядит, когда пульсирующая звезда взрывается на разных фазах пульсации", - сказал Голдберг, научный сотрудник Национального научного фонда. "Более ранние модели проще, поскольку они не включают зависимые от времени эффекты пульсаций."

Когда у звезды размером с Бетельгейзе наконец не хватает материала для плавления в ее центре, она теряет внешнее давление, удерживавшее ее от коллапсирования под собственным большим весом. Результирующее разрушение ядра происходит за полсекунды - гораздо быстрее, чем заметно с поверхности звезды и за ее пухлыми внешними слоями.

По мере разрушения железного ядра, атомы распадаются на электроны и протоны. Те объединяются, образуя нейтроны, и в процессе высвобождают высокоэнергетические частицы, называемые нейтрино. Обычно нейтрино едва взаимодействуют с другой материей - 100 трлн из них каждую секунду проходят через ваше тело без всякого столкновения. Однако, сверхновые являются одними из самых мощных явлений во Вселенной. Количество и энергия нейтрино, производимых при коллапсировании ядра, настолько огромны, что даже если лишь небольшая фракция столкнется со звездным материалом, то этого, как правило, больше чем достаточно для запуска ударной волны, способной взорвать звезду.

В результате, взрыв попадает во внешние слои звезды с поразительной энергией, создавая всплеск, который может ненадолго затмить всю галактику. Взрыв будет оставаться ярким в течение примерно 100 дней, поскольку излучение может закончиться только после того, как ионизированный водород рекомбинируется с утраченными электронами, чтобы снова стать нейтральным. Это происходит извне, что означает, что астрономы смотрят все глубже и глубже в сверхновую, пока свет из центра не выйдет. В этот момент все, что осталось, -- тусклое свечение радиоактивных осадков, которое может продолжаться годами.

Характеристики сверхновой варьируются в зависимости от массы звезды, общей энергии взрыва и, что не менее важно, ее радиуса. Это означает, что пульсация Бетельгейзе делает довольно сложным прогнозирование того, как она взорвется.

Исследователи обнаружили, что если вся звезда пульсирует в унисон -- вдыхая и выдыхая, если хотите, -- сверхновая будет вести себя так, будто Бетельгейзе -- статическая звезда с заданным радиусом. Однако, различные слои звезды могут колебаться друг против друга: внешние слои расширяются, когда средние слои сжимаются, и наоборот.

Для простого случая пульсации, модель команды показала результаты, сходные с моделями, которые не учитывали пульсацию. "Она просто похожа на сверхновую от большей звезды или меньшей звезды в разных точках пульсации", - объясняет Голдберг. "Когда начинаешь рассматривать пульсации, которые являются более сложными, в которых есть вещи, движущиеся внутрь одновременно с вещами, движущимися наружу - тогда наша модель на самом деле делает заметные различия", - сказал он.

Относительно этих случаев исследователи обнаружили, что по мере протекания света с все более глубоких слоев взрыва, выбросы будут выглядеть так, будто они вызваны сверхновыми от звезд разных размеров.

"Свет от той части звезды, которая сжимается, ослабевает, -- объясняет Голдберг, -- так же, как бы мы ожидали от более компактной, не пульсирующей звезды". В то же время, свет от частей звезды, которые расширялись в тот момент, казался бы ярче, будто он идет от большей, не пульсирующей звезды.

Голдберг планирует подать отчет "Research Notes of the American Astronomical Society" вместе с профессором физики Энди Хоуэллом и аспирантом KITP Эваном Бауэром, подытоживая результаты симуляций, которые они специально проводили с Бетельгейзе. Голдберг также работает с постдоком KITP Бенни Цангом над сравнением различных методов трансфера излучения сверхновых, а также с аспирантом по физике Даичи Хирамацу над сравнением теоретических моделей взрыва с наблюдениями за сверхновыми.

Читайте еще интересные новости о космосе.


       


НОВОСТИ ОТ ПАРТНЕРОВ: