Химический состав некоторых звезд дает подсказки об их предшественниках, звездах, которые давно взорвались и исчезли.
Когда маленькие плотные звезды, называемые белыми карликами, взрываются, они производят яркие кратковременные вспышки сверхновых типа Ia. Эти сверхновые являются информативными космологическими маркерами для астрономов - например, они использовались для доказательства ускорения расширения Вселенной.
Белые карлики не одинаковы. Их масса варьируются от половины солнечной до большей на 50%, чем у нашей родной звезды. Некоторые взрываются в виде сверхновых типа Ia, другие просто угасают в тишине. Теперь, изучая «окаменелости» взорвавшихся белых карликов, астрономы Калифорнийского технологического института обнаружили, что в ранней вселенной белые карлики часто взрывались при куда меньших массах, чем сегодня. Это открытие указывает на то, что белый карлик может взорваться по разным причинам и совсем не обязательно достигает критической массы до взрыва.
В конце своей жизни большинство звезд, таких как наше Солнце, сжимаются до состояния плотных белых карликов, размером с Землю. Иногда белые карлики взрываются в виде сверхновых типа Ia.
Неясно, почему одни белые карлики взрываются, а другие нет. В начале 20-го века американский астрофизик индийского происхождения Субраманьян Чандрасекар подсчитал, что если бы белый карлик имел массу больше 1,4 солнечной массы, он бы взорвался как сверхновая типа Ia. Эту массу назвали пределом Чандрасекара. Хотя расчеты Чандрасекара дали одно объяснение тому, почему взрываются некоторые более массивные белые карлики, они не объяснили, почему взрываются и другие белые карлики, менее массивные, чем 1,4 солнечные массы.
Тестирование сверхновых типа Ia - это чувствительный ко времени процесс; начать существовать и исчезнуть в темноте в течение нескольких месяцев. Для изучения давно исчезнувших сверхновых и белых карликов, которые их породили, Эван Кирби, доцент астрономии и ведущий исследовательский, использует свою команду, чтобы применить технику, широко известную как галактическая археология.
Галактическая археология - это процесс поиска химических признаков старых взрывов в других звездах. Когда белый карлик взрывается как сверхновая типа Ia, он загрязняет свою галактическую среду элементами, образованными при взрыве - тяжелыми элементами, такими как никель и железо. Чем массивнее звезда была во время взрыва, тем более тяжелые элементы будут образовываться в сверхновой. Затем эти элементы включаются во все вновь формирующиеся звезды в этом регионе. Подобно тому, как окаменелости сегодня дают подсказки о животных, которые давно перестали существовать, так и количество никеля в звездах показывает, насколько массивными были их предшественники.
Используя телескоп Keck II, Кирби и его команда впервые посмотрели на некоторые древние галактики, в которых не хватало вещества для образования звезд в первые миллиарды лет жизни Вселенной. Команда обнаружила, что большинство звезд в этих галактиках имеют относительно низкое содержание никеля. Это означало, что взрывающиеся белые карлики, которые давали им никель, должны иметь относительно небольшую массу - примерно такую же, как у Солнца - ниже, чем предел Чандрасекара.
Тем не менее, исследователи обнаружили, что содержание никеля было выше во вновь образованных галактиках, что означает, что со времени, прошедшего после Большого взрыва, белые карлики начали взрываться при более высоких массах.
Понимание процессов, которые приводят к появлению сверхновых типа Ia, важно, потому что сами взрывы являются полезными инструментами для измерения Вселенной. Независимо от того, как они взрываются, большинство сверхновых типа Ia поддерживают хорошо охарактеризованную связь между их яркостью и временем, которое требуется им, чтобы исчезнуть.
Следующим шагом будет изучение других элементов, кроме никеля, в частности марганца. Образование марганца очень чувствительно к массе сверхновой, которая его производит, и поэтому дает точный способ проверить выводы, сделанные по содержанию никеля.
Подробнее:
https://www.caltech.edu/about/news/ghosts-ancient-explosions-live-stars-today
Источник: Caltech