Взрыв гиперновой звезды


Многие звезды заканчивают свою жизнь мощным взрывом, распространяя огромное количество энергии, фотонов и атомов различных химических элементов. Это явление называется взрывом сверхновой звезды. Большая часть вещества, из которого состоим мы, люди, и планеты, в том числе и Земля, на которой мы живем, образовалась в результате эволюции звезд и благодаря сверхновым распространилась по Вселенной.

В зависимости от массы звезды-предшественницы и химического состава этой звезды сверхновые разделили на два типа. Если к моменту взрыва сверхновой весь водород уже сгорал в недрах звезды-предшественницы, то такая сверхновая относится к I типу. Если же водород еще остался и проявил себя в спектре сверхновой, то ее относят ко II типу. Каждый из типов имеет свою, более узкую классификацию и зависит от того, почему произошел взрыв. Причиной его могут быть, например, коллапс одиночной звезды или аккреция вещества со звезды-спутника, которая вызывает увеличение массы и провоцирует процесс термоядерного взрыва.


До недавнего времени считалось, что звезды не могут быть массой больше, чем сто масс Солнца.

Но последние исследования показали, что такие звезды существуют и они тоже взрываются, как сверхновая, только с еще большей энергией.

Взрыв такой звезды астрономы назвали термином «гиперновая».

Явление гиперновой довольно редкое. Но в наше время происходит постоянное развитие наблюдательной техники и ввод в строй новых телескопов как на Земле, так и в космосе, некоторые из которых являются автоматизированными. Благодаря этому уже сейчас известны очень яркие сверхновые, то есть гиперновые, и в ближайшее время можно ожидать увеличения количества наблюдений подобных объектов.

Сверхновая 2007bi вспыхнула в одной из карликовых галактик два года назад, как следует из названия. Автоматизированный телескоп Oschin, который принадлежит Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института, зафиксировал излучение от сверхновой необычного типа, что тут же привлекло внимание сотрудников института.

Они связались с разными обсерваториями мира и благодаря этому получили огромное количество наблюдательного материала на протяжении почти двух лет.

Наблюдения 2007bi велись на таких инструментах, как 10-метровый телескоп имени Кека в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях и VLT (Very Large Telescope) в Чили.

Анализ полученных данных показал, что наблюдаемая звезда относится к так называемым сверхновым, нестабильным к образованию электрон-позитронных пар (pair-instability supernova).
оцесс образования этих пар вызывает резкое падение давления в ядре звезды, что моментально вызывает частичный коллапс. В результате сжатия резко повышается температура и давление, начинается термоядерное возгорание, которое приводит к серии взрывных процессов, заканчивающихся мощным взрывом сверхновой. Этот механизм был предсказан теоретиками десятилетия назад, и за счет огромной энергии взрыв такой звезды безусловно нужно считать одним из видов вспышки гиперновой. У астрономов уже был кандидат в такие звезды — самая мощная сверхновая за всю историю наблюдений, 2006gy. <4>Но если с этой звездой вопрос окончательно не решен, то звезда 2007bi за счет огромного количества наблюдений окончательно была классифицирована как сверхновая, нестабильная к образованию электрон-позитронных пар.


«Сверхновая 2007bi образовалась в результате взрыва очень массивной звезды, — говорит Алексей Филиппенко, профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и один из авторов работы, опубликованной в Nature. — Но вместо того, чтобы превратиться в черную дыру, как большинство сверхмассивных звезд, наша звезда после коллапса была разорвана в клочья.

Еще несколько десятилетий назад такой механизм был предсказан, и это первые наблюдения такой звезды».

«Это знаменательный факт, что звезда была обнаружена в карликовой галактике, — говорит другой автор работы, Питер Наджент из Лоуренсовской лаборатории университета в Беркли. — Эти невероятно маленькие и тусклые галактики содержат всего несколько химических элементов тяжелее водорода и гелия, поэтому они являются своего рода моделями ранней Вселенной».

«Наблюдая взрывы, подобные 2007bi, мы в конечном итоге смогли бы обнаружить поколения звезд, образовавшихся в начале истории Вселенной», — резюмирует Алексей Филиппенко.

Источник: www.gazeta.ru

Исследователи из испанского института IAA-CSIC являются авторами опубликованного в журнале Nature исследования о смерти массивных звезд, которое инициирует феномен гиперновой и гамма-всплеска.


Звезда может закончить свою жизнь тихо или и с большим взрывом. Если звезда имеет небольшую массу, она спокойно умрет, но если она будет очень массивой, то может произойти взрыв, яркость которого может затмить всю родительскую галактику.

Ученые из Андалусии более тщательно исследовали процесс смерти самых массивных звезд, во время которого происходит так называемый гамма-всплеск (GRB). Оказалось, что мы можем выделить новый компонент этого события. Это последний элемент, который дополнил ранее известный сценарий, объединяющий феномен гипернума с наблюдениями GRB.

Что же такое взрыв гиперновой? Первый взрыв такого рода был замечен в 1998 года. Тогда он считался очень мощнойвспышкой сверхновой, после чего дополнительно появлялось гамма-свечение. Также считалось, что это явление связано со взрывом звезды с начальной массой, в 25 раз превышающей массу Солнца. Когда все ядерное топливо истощается в ее центре, звезда разрушается под действием собственной гравитации, и тогда ядро ​​ее превращается в нейтронную звезду или (с большей начальной массой) в черную дыру. В тот же момент или вскоре после этого два противоположенных плазменных струи запускаются от звезды. Эти струи проникают через внешние слои звезды и, покидая ее, обнаруживаются в виде гамма-излучение на Земли (это вспышки GRB, которые мы наблюдаем). Наконец, внешние слои звезды отбрасываются,


Хотя мы знали об этом процессе более двадцати лет, были еще вопросы и сомнения. Почему не были обнаружены гамма-всплески от некоторых из известных сверхмощных взрывов? Как именно вышеупомянутые звездные струи распространяются? Новая работа многое объясняет в этом отношении, представляя два разных типа гиперновых. Оказывается, вокруг их струй появляется горячий кокон, который также проходит через отдельные слои звезды. Затем струя передает значительную часть своей энергии в такой кокон, и, если ей удается достичь поверхности звезды, она начинает излучение в диапазоне гамма-волн. Однако это условие не всегда выполняется, поэтому бывает, что струя ослаблена и в результате гамма-излучение не появляется — тогда мы наблюдаем «обычную» вспышку гиперновой без GRB-вспышки.  

Именно кокон, обнаруженный в описанном исследовании, является недостающим фрагментом головоломки. Это наблюдалось в случае гиперновой и связанной с ней гамма-вспышки GRM 171205A произошедшей 5 декабря 2017 года. Гиперновая вспыхнула в галактике, удаленной от Земли на 500 миллионов световых лет. Это происходит примерно раз в 10 лет, поэтому ученые сразу же начали интенсивную кампанию по наблюдению за объектом с участием Большого Канарского телескопа (Grand Telescope of Canaryas, GTC) на острове Ла-Пальма.

Яркость обнаруженной струи оказалась довольно слабой, но можно было заметить ее весьма необычную часть. Она показал беспрецедентную скорость расширения и необычный химический состав. Это был кокон, который никогда не видели прежде. Наблюдаемый в первые дни после взрыва звезды, кокон, казалось, вытаскивал материал из звезды. Через несколько дней этот компонент исчез, и гиперновая с тех пор эволюционировала так, как это было известно давно.


Общая энергия, испускаемая коконом в течение первых трех недель после вспышки GRB, была больше, чем энергия самой GRB. Это означает, что струя отдала часть своей энергии кокону. Энергия GRB, испускаемая в таких случаях, зависит от взаимодействия между струей, окружающим звездным материалом и вновь обнаруженным компонентом.

Источник: zen.yandex.ru

Взрыв гиперновой звезды

Проводя очередные астрономические исследования, группа ученых заинтересовалась звездой SMSS J200322.54-114203.3, которая находится в ореоле галактики Млечного Пути на удалении 7500 световых лет от нас. Эта звезда очень стара, по возрасту она относится ко второму поколению звезд, образовавшихся около 13 миллиардов лет назад, а ее весьма необычный химический состав позволил астрономам предположить, что она образовалась в результате взрыва гиперновой, звездного взрыва, минимум в 10 раз более высокоэнергетического, чем обычный взрыв сверхновой.


Во время обзора было определено, что звезда SMSS J200322.54-114203.3 имеет более низкую концентрацию легких металлов по сравнению с «ее современниками». Отметим, что термин «металл» в астрономическом смысле означает «любой элемент, более тяжелый, чем гелий». Однако, в составе этой звезды наблюдается необычайно высокая концентрация тяжелых элементов, таких, как цинк, уран, европий и возможно золото.

«У звезды, которую мы изучили, отношение железа к водороду в три тысячи раз ниже, чем значение этого же соотношения у Солнца. Это очень редкий вид — звезды с очень низким содержанием металлов» — пишут исследователи, — «Однако, в составе этой звезды содержится гораздо больше некоторых тяжелых элементов, чем ожидалось. И это делает звезду SMSS J200322.54-114203.3 еще более редким случаем — реальной «иголкой в стогу сена»».

Самое первое поколение звезд во Вселенной состояло из смеси водорода и гелия. Более тяжелые элементы уже образовались после того, как первые звезды закончили свой жизненный цикл и взорвались сверхновыми, оставив после себя нейтронные звезды или черные дыры. В редких случаях нейтронные звезды также могут сталкиваться, производя еще большее количество тяжелых элементов и «разбрасывая» их по космосу.


Взрыв гиперновой звезды

Второе поколение звезд зародилось, когда в пространстве Вселенной уже было некоторое количество тяжелых элементов, вошедших в определенных концентрациях в состав этих звезд. Однако, как упоминалось выше, столкновения нейтронных звезд в те времена были крайне редкими явлениями и они, эти столкновения, не могли произвести таких количеств еще более тяжелых элементов, которые входят в состав звезды J200322.54.

Поэтому для объяснения обнаруженного феномена астрономы исследовали еще одну возможность — гипотетический звездный взрыв, мощность которого во много раз превышает мощность обычного взрыва сверхновой. И результаты моделирования таких взрывов показали, что звезда, масса которой превышает массу Солнца в 25 раз, может стать причиной взрыва гиперновой, при котором могут образоваться тяжелые элементы в количествах, как раз наблюдаемых в составе звезды J200322.54. Однако, это все может произойти только при условии, если взорвавшаяся звезда вращалась достаточно быстро и обладала сверхсильным магнитным полем, что вполне допускается современными теориями.

«Сейчас мы нашли первые убедительные доказательства возможности взрыва гиперновой, при котором могут образовываться практически все стабильные элементы периодической системы» — пишут исследователи, — «Так может взорваться только быстровращающаяся массивная звезда, обладающая чрезвычайным магнитным полем, и все это является единственным вариантом объяснения обнаруженного нами феномена звезды J200322.54».


Ученые считают, что открытый ими механизм, возможно, является одним из важных источников тяжелых элементов в ранней Вселенной. А поиск и изучение других звезд с необычным химическим составом, подобных J200322.54, позволит ученым узнать больше о деталях происходивших процессов и явлений во время взрывов гиперновых.

Источник: masterok.livejournal.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.