Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показывает, что это явление может как способствовать взрыву сверхновой, так и полностью его подавлять в зависимости от скорости падения вещества на протонейтронную звезду.
Так, при коллапсе ядра массивной звезды, исчерпавшей топливо, образуется протонейтронная звезда и возникает ударная волна. Чтобы звезда разорвалась в результате сверхновой с коллапсом ядра, этой волне нужен мощный источник энергии. Основным двигателем процесса нагрева выступают нейтрино, которые рождаются в огромных количествах при коллапсе.
Одна из сложностей заключается в свойстве нейтрино спонтанно переключаться между тремя типами — ароматами. Если смена типа происходит в неподходящий момент, нагрев окружающей материи ослабевает, и взрыв не происходит. Особый интерес для астрономов представляет так называемая «быстрая конверсия ароматов» — коллективное переключение в плотных роях частиц за наносекунды на расстоянии в несколько сантиметров. Такие масштабы недоступны для стандартных моделей сверхновых.
Команда Акахо создала теоретические модели коллапсирующих звезд разной массы. В отличие от обычных методов, они включили в симуляции детальное описание быстрой конверсии, отслеживая движение нейтрино во всех направлениях. Это потребовало больших вычислительных ресурсов, но дало детальную картину распределения частиц.
Результат моделирования показал, что эффект зависит от скорости аккреции массы на протонейтронную звезду. При низкой скорости быстрая конверсия увеличивает энергию нейтрино и помогает взрыву. При высокой скорости, наоборот, общий выход нейтрино снижается настолько, что взрыв подавляется, и звезда тихо коллапсирует. Ученые предупреждают: упрощенные модели могут как игнорировать это явление, так и предсказывать его там, где оно не возникает, искажая финальные прогнозы.
Ранее физики объяснили загадку ранней Вселенной «темным излучением».
