Взрыв сверхновой — один из самых ярких спектаклей во Вселенной. Обычно это массивные звезды, которые прожили миллионы лет, исчерпали запасы водорода и начали синтезировать все более тяжелые элементы. Когда ядро такой звезды больше не может поддерживать собственную массу, оно стремительно схлопывается, и звезда взрывается. На несколько месяцев она способна сиять ярче целой галактики.
Подобные вспышки люди наблюдают уже тысячи лет. Древние китайские астрономы называли их «гостевыми звездами» — они появлялись на небе, держались какое-то время и исчезали. Один из самых известных случаев — сверхновая 1054 года, породившая Крабовидную туманность. Сегодня это один из самых подробно изученных объектов космоса.
Несмотря на десятилетия исследований, у астрофизиков остаются вопросы. Например, почему у некоторых звезд-предшественников сверхновых формируются огромные внешние оболочки и почему вспышки разных сверхновых так по-разному выглядят на графиках яркости.
Ответы на часть этих загадок предлагают две новые работы, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal. Их авторы — исследователи из Института астрономии и астрофизики Китайской академии наук в Тайбэе.
Большинство звезд, которые взрываются как сверхновые, перед этим превращаются в красные сверхгиганты — огромные и сравнительно холодные светила. Пример такой звезды — Бетельгейзе в созвездии Ориона. Она находится на этой стадии около 40 тысяч лет и однажды тоже закончит жизнь взрывом.
В первой работе ученые выяснили, что ключевую роль играет металличность — доля химических элементов тяжелее водорода и гелия. От нее зависит прозрачность звездного вещества, скорость ядерных реакций и, в итоге, размеры звезды.
Модели эволюции показали, чтобы звезда стала красным сверхгигантом, ее металличность должна быть не ниже примерно 1/10 солнечной. При меньшем содержании тяжелых элементов звезды остаются более компактными и эволюционируют как голубые сверхгиганты.
Вторая работа сосредоточена на самом моменте взрыва — так называемом прорыве ударной волны. Это первый световой сигнал сверхновой, возникающий, когда ударная волна, зародившаяся глубоко внутри звезды, достигает ее поверхности. Хотя сам процесс внутри происходит почти мгновенно, до поверхности волна может идти часы или даже дни.
С помощью двумерных радиационно-гидродинамических моделей ученые проследили, как окружающая звезду среда влияет на этот сигнал. Оказалось, что продолжительность и яркость вспышки сильнее всего зависят не от экстремальной потери массы звездой, как предполагалось раньше, а от плотности вещества вокруг нее и от так называемых радиационных предвестников — потоков излучения, которые опережают ударную волну.
Такие процессы могут смещать видимую поверхность звезды наружу еще до того, как ударная волна достигает ее края. В результате вспышка становится более слабой и медленной.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что появилась гипотеза, почему мы могли пропустить сигналы инопланетян.
