Почему взрываются звезды? Ученые нашли недостающий элемент, позволяющий гореть сверхновым

Титан был обнаружен в остатках сверхновой звезды Кассиопея А на расстоянии около 11000 световых лет от нас, сообщает CNN

Наблюдения за сверхновой проводились с 2000 по 2018 год с помощью Космической рентгеновской обсерватория Чандра, которая работает с 1999 года. Ученые недавно проанализировали данные, чтобы больше узнать о сверхновой, которая привлекала исследователей в течение многих лет.

Кассиопея А — это гигантский пузырь из горячего расширяющегося газа, и это самый молодой из известных остатков после взрыва сверхновой, произошедшего 340 лет назад в нашей галактике Млечный Путь. Свет от этой сверхновой впервые достиг Земли в 1670-х годах.

Исследователи годами использовали космические обсерватории для изучения Кассиопеи А, потому что с астрономической точки зрения она относительно недалеко и дает представление об эволюции Вселенной. Когда звезды взрываются, они выпускают свои элементы в космос. Такие телескопы, как Чандра, могут помочь узнать, какие из них отдала Кассиопея А, когда взорвалась.

Хотя известно, что звезды с массой более чем в 10 раз превышающей наше Солнце, взрываются, когда у них заканчивается топливо, ученые точно не знают, почему это происходит. Эти взрывы привели к выбросу тяжелых элементов по всей вселенной, таких как золото и титан, которые найдены на Земле.

"Ученые считают, что большая часть титана, который используется в нашей повседневной жизни — например, в электронике или ювелирных изделиях, — образуется в результате большого взрыва звезды", — говорит Тошики Сато, доцент кафедры физики в Университете Риккё в Токио. "Однако до сих пор ученым никогда не удавалось зафиксировать момент сразу после получения стабильного титана".

Огромные звезды работают на ядерной энергии, генерируемой реакциями, происходящими в их ядрах. Когда это топливо заканчивается, центр звезды разрушается, образуя черную дыру или плотный объект, называемый нейтронной звездой.

Если небесное тело становится нейтронной звездой, от звезды вырывается ударная волна, создавая новые элементы по мере того, как происходят ядерные реакции.

Когда ученые провели компьютерное моделирование этого явления, они обнаружили, что энергия быстро сгорает и заставляет ударную волну исчезнуть. Это предотвратило бы взрыв сверхновой.

Новое компьютерное моделирование указывает на недостающий элемент, который может позволить сверхновой продолжать дальше — нейтрино.

Эти частицы малой массы, создаваемые при образовании нейтронной звезды, могут стимулировать пузыри из элементов, которые уносятся прочь, продвигая ударную волну вперед и создавая сверхновую.

Согласно новому исследованию, взрыв, породивший сверхновую Кассиопея А, вероятно, был вызван нейтрино.

Данные обсерватории Чандра, которая наблюдает за объектами в космосе с помощью рентгеновского излучения, показали конструкции в форме пальцев, которые буквально указывали в сторону от сверхновой. Эти конструкции содержали титан и хром, а также железо, которое ранее было обнаружено космическим телескопом.

Температура и другие условия, необходимые для создания этих элементов, соответствуют ускоряющимся пузырям из компьютерного моделирования.

"Мы никогда раньше не видели следы титановых пузырей в остатке сверхновой, это стало возможно благодаря изображениям Чандры", — говорит Кейичи Маэда, доцент кафедры астрономии Университета Киото в Японии. "Наш результат — важный шаг в решении вопроса, как эти звезды взрываюся, когда становятся сверхновыми".

Это означает, что фрагменты титана образовались глубоко внутри звезды, когда она превратилась в сверхновую. Исследователи заявили, что количество стабильного титана, производимого этой конкретной сверхновой, превышает общую массу Земли.

Полученные данные также подтверждают теорию о том, что взрывы, вызванные нейтрино, могут быть использованы для объяснения некоторых взрывов огромных звезд.