Міжнародна група астрономів виявила перші переконливі докази існування наднових зір, що виникають внаслідок захоплення електронів у ядрі масивної зорі на кінцевому етапі її існування. Результати науковців оприлюднив журнал Nature Astronomy.

Досі в астрономії розрізняли два основні типи наднових: термоядерні наднові та наднові, що виникають після колапсу залізного ядра зорі на кінцевому етапі її еволюції.

Термоядерна наднова — це вибух зорі білий карлик у подвійній зоряній системі після накопичення нею речовини на своїй поверхні. Білі карлики — це щільні ядра, що залишаються після того, як зоря малої маси (приблизно до 8 разів більша за масу Сонця) закінчує існувати.

Зоря з масою приблизно в 10 разів більшою, ніж маса Сонця, наприкінці своєї еволюції вичерпує ядерне паливо. Її залізне ядро ​​руйнується, що спричиняє появу наднової і утворення нейтронної зорі, або чорної діри.

Наднові, що виникають внаслідок так званого захоплення електронів, лежать між цими двома типами наднових. Їх існування у 1980 р. передбачив астрономом Токійського університету доктор Кен’ічі Номото (Ken’ichi Nomoto).

«Хоча гравітація завжди намагається зруйнувати зорю, цього не трапляється з більшістю зір, бо в їхньому ядрі або триває постійний ядерний синтез, або, в ядрах, де синтез припинився, існують умови, що не дають змогу атомам розташуватися в меншому об’ємі», — пояснили астрономи.

У надновій із захопленням електронів, частина електронів в киснево-неоново-магнієвому ядрі потрапляють в атомні ядра у процесі, який називають захопленням електронів. Зменшення кількості вільних електронів у ядрі зорі призводить до того, що воно стискається під власною вагою і руйнується, спричиняючи наднову.

В новому дослідженні науковці вивчали явище наднової SN 2018zd, яку було виявлено ​​2 березня 2018 року. З’ясувалося, що цей зоряний вибух мав багато незвичних характеристик, деякі з яких вперше були помічені в надновій.

Досліджувати явище допомогло те, що SN 2018zd сталася відносно неподалік — лише за 31 мільйонів світлових років від нас — на околиці NGC 2146, спіральної галактики з перемичкою в сузір’ї Жирафа. Це дало змогу науковій групі дослідити архівні зображення, зроблені до вибуху за допомогою космічного телескопа імені Габбла і ототожнити ймовірну зорю-попередника наднової до її вибуху.

Спостереження узгоджувалися з даними про інші зорі, які астрономи відносять до нещодавно ідентифікованого над-асимптотичного відгалуження гігантів (super-asymptotic giant branch, SAGB) в Молочному Шляху, але вони несумісні з моделями червоних надгігантів, що є зорями-попередниками наднових з колапсом залізного ядра.

Дослідники переглянули всі опубліковані дані про наднові й виявили, що, хоча в деяких з них було кілька прогнозованих показників для наднових із захопленням електронів, лише SN 2018zd мала всі шість: очевидний зоря-попередник із SAGB, сильна втрата маси до явища наднової, незвична зоряна хімічний склад, слабкий вибух, незначна радіоактивність і багате нейтронами ядро.

«Ми почали із запитання “що це за дивовижа?”. Потім ми вивчили кожен аспект SN 2018zd і зрозуміли, що всі вони можуть бути пояснені в сценарії захоплення електронів», — сказав Дайчі Хірамацу (Daichi Hiramatsu), аспірант кафедри фізики Каліфорнійського університету в Санта-Барбара та обсерваторії Лас-Камбрес.

Уявлення художника про зовнішній вигляд зорі (ліворуч), що належить над-асимптотичного відгалуження гігантів, та її ядро (праворуч) з кисню (O), неону (Ne) та магнію (Mg). Зорі над-асимптотичного відгалуження гігантів — це зорі в діапазоні мас близько 8—10 мас Сонця на кінцевому етапі еволюції. Їхнє ядро утримується якийсь час в рівноважному стані ​​завдяки тиску електронів (e-). Коли щільність ядра досягає певної межі, неон і магній починають поглинати електрони (так звані реакції захоплення електронів). Це спричиняє зменшення тиску в ядрі, що призводить до його швидкого стискання (колапсу) і появи наднової. Фото з сайту www.sci-news.com.

Відкриття також розкриває деякі таємниці SN 1054, знаменитої наднової, яка сталася в Молочному Шляху в 1054 р. н. е. Згідно із записами в китайських літописах, спалах зорі був таким яскравим, що її можна було бачити вдень протягом 23 днів, а вночі — майже два роки. Залишок цього спалаху — Крабоподібну туманність — вивчено досить докладно.

Раніше SN 1054 вважали найкращим кандидатом для наднової із захопленням електронів, але були сумніви щодо її природи, почасти тому, що вибух стався майже тисячу років тому. Новий результат додає упевненості — та подія стала наслідком спалаху наднової із захопленням електронів.

«Мені дуже приємно, що нарешті виявлено ​​наднову, спричинену процесом захоплення електронів у ядрі зорі. Ми з колегами передбачили існування такого типу наднових 40 років тому і вказали на Крабоподібну туманність як можливий результат цього явища», — сказав доктор Номото. «Це гарний прклад поєднання спостережень і теорії».

За інф. з сайту www.sci-news.com