|
Что происходит внутри звезды перед взрывом
|
|
|
|
Когда большинство людей думают о сверхновой, они представляют себе сверхновую второго типа с коллапсом ядра. Это массивные звезды, срок существования которых на главной последовательности подошел к концу. Они израсходовали свой запас водорода и продолжают синтезировать более тяжелые элементы, пока звезда не перестанет поддерживать свою собственную массу. Ядро разрушается, и звезда взрывается, затмевая всю свою галактику на несколько месяцев.
|
|
|
|
Когда на небе происходит что-то настолько яркое, это сразу привлекает внимание астрономов. Древние китайские астрономы называли взрывы сверхновых "приглашенными звездами", потому что они появлялись, некоторое время висели рядом, а затем исчезали. Они подробно задокументировали появление сверхновой в 1054 году, что делает его одним из наиболее хорошо документированных астрономических событий древности. Эта сверхновая второго типа создала хорошо известную Крабовидную туманность, один из наиболее тщательно изученных объектов в астрономии.
|
|
|
|
Исследователи собрали воедино большую часть сложных деталей, связанных со сверхновыми второго типа. Но у астрофизиков все еще есть вопросы. Один из них касается их расширенных оболочек и кривых блеска.
|
|
|
|
Новые исследования, опубликованные в двух статьях, позволили добиться определенного прогресса в ответах на эти вопросы. Первая статья называется "Критическая металличность образования холодных сверхгигантов". II. Физическое происхождение", опубликована в Astrophysical Journal. Ведущий автор - По-Шенг Оу (Po-Sheng Ou) из Института Китайской академии наук, астрономии и астрофизики, Тайбэй.
|
|
|
|
|
|
|
Вторая работа называется "Многоволновые сигнатуры всплеска сверхновой от красных сверхгигантов в двух измерениях" и также опубликована в журнале Astrophysical Journal. Ведущим автором является Вунь-И Чен, также из Академии Синика, Института астрономии и астрофизики, Тайбэй.
|
|
|
|
Только массивные звезды могут взрываться как сверхновые, и большинство их предшественников - красные сверхгиганты (RSG), за небольшое число из которых ответственны голубые сверхгиганты. Звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона находится в состоянии RSG уже около 40 000 лет и когда-нибудь взорвется в будущем, скорее всего, в течение 100 000 лет. У нее уже есть признаки выброса вещества в окружающую ее оболочку.
|
|
|
|
Фактическое физическое происхождение подобных вытянутых оболочек у предшественников SN все еще остается загадкой, но в первой статье достигнут определенный прогресс.
|
|
|
|
В первой статье авторы исследовали металличность звезд-сверхгигантов с помощью моделей звездной эволюции. "В этом исследовании исследуется физическое происхождение критической металличности, необходимой для образования холодных сверхгигантов, как показано в моделях звездной эволюции", - пишут они. Они обнаружили, что существует порог, при котором радиус звезды-предшественницы определяет, может ли звезда данной массы стать красным сверхгигантом.
|
|
|
|
Металличность влияет на горение и непрозрачность ядра звезды и, в свою очередь, влияет на радиус звезды, когда она покидает главную последовательность. Больший радиус указывает на то, что внешняя оболочка более слабо связана гравитацией. Это означает, что звездные ветры могут легче удалять массу из звезды, в результате чего образуется красный сверхгигант. В результате водород может удаляться легче, что влияет на тип образующейся сверхновой.
|
|
|
|
"Звезды с более высокой металличностью развивают большие RTAM (радиус главной последовательности терминального возраста) и быстро переходят в стабильный режим RSG во время сжигания гелия в ядре", - объясняют исследователи. "Напротив, звезды с более низкой металличностью имеют меньшие RTAM и переходят к более развитым стадиям сжигания гелия или углерода в ядре, сохраняя при этом компактные оболочки, тем самым предотвращая расширение до режима RSG во время сжигания гелия в ядре".
|
|
|
|
"Это исследование объясняет физическое происхождение критической металличности, необходимой для того, чтобы звезды стали красными сверхгигантами, и дает новое представление об эволюции звезд с низкой металличностью в ранней Вселенной", - сказал ведущий автор По-Шенг Оу в пресс-релизе.
|
|
|
|
Результаты показывают, что массивные звезды должны обладать металличностью, по крайней мере, равной примерно 1/10 солнечной, чтобы стать RSG. Ниже этого порога звезды остаются голубыми сверхгигантами.
|
|
|
|
Во втором исследовании изучались вспышки сверхновых от красных сверхгигантов-предшественников. Это первый случай, когда это явление было исследовано с помощью двумерного, мультигруппового радиационно-гидродинамического моделирования.
|
|
|
|
"Мы представляем новое двумерное радиационно-гидродинамическое моделирование ударного прорыва сверхновой из красных сверхгигантов (RSG)", - пишут авторы. "Мы рассматриваем ряд околозвездных сред (CSM), создаваемых звездными ветрами, чтобы исследовать, как потеря массы перед взрывом влияет на возникновение ударной волны".
|
|
|
|
Взрыв сверхновой - это то, что большинство людей называют сверхновой звездой. Это одно из самых драматичных астрофизических событий в космосе, и оно закончилось буквально в мгновение ока. Взрыв - это первый визуальный признак того, что звезда взрывается, хотя перед взрывом внутри нее происходит много событий. Ударная волна начинается глубоко в звезде, но требуется от нескольких часов до нескольких дней, чтобы достичь поверхности, где она, наконец, становится видимой.
|
|
|
|
Астрофизики изучают кривые блеска сверхновых, чтобы попытаться понять их, и эти кривые могут сильно отличаться от одной сверхновой к другой. Для появления некоторых ударных волн требуется гораздо больше времени, чем для появления других. В некоторых предыдущих исследованиях исследователи объясняли эти медленно проявляющиеся шоковые явления чрезмерной потерей массы у прародителя.
|
|
|
|
Моделирование показывает, что расширенные огибающие RSG генерируют более длительные сигналы прорыва, которые слабее, чем другие. Но причиной является не чрезмерная потеря массы. Вместо этого играет роль плотность. То же самое происходит и с предшественниками излучения. "Мы обнаружили, что сильные предвестники радиации, возникающие в результате утечки излучения за ударной волной, могут вызывать нестабильность жидкости и перемещать эффективную фотосферу наружу до того, как ударная волна достигнет поверхности звезды". Это приводит к более слабым и медленным ударным прорывам.
|
|
|
|
"Плотный CSM еще больше увеличивает время прорыва за счет увеличения диффузии фотонов", - пишут авторы.
|
|
|
|
"В этом исследовании представлены первые в истории двумерные многогрупповые радиационно-гидродинамические модели ударного прорыва красного сверхгиганта, показывающие, что предвестники излучения и околозвездная плотность существенно влияют на кривые блеска и эволюцию цвета", - сказал ведущий автор Вунь-И Чен.
|
|
|
|
Эти исследования объясняют, что происходит за кривыми блеска далеких сверхновых. Они обеспечивают основу для их понимания, и работа является своевременной.
|
|
|
|
Мы собираемся открыть для себя еще больше космических объектов. Обсерватория имени Веры Рубин начнет исследование пространства и времени позднее в этом году. Согласно веб-сайту обсерватории, за время своего существования она может обнаружить 10 миллионов космических объектов. Это поразительное количество обнаружений. Несмотря на то, что большинство из них будут происходить на экстремальных расстояниях, это все равно сокровищница открытий.
|
|
|
|
Эти исследования помогут астрофизикам понять, что они видят при взрыве каждой из этих звезд.
|
|
|
|
Источник
|
