|
Сверхновая или черная дыра
|
|
|
|
Когда звезда приближается к концу своего жизненного цикла, ее ждет один из двух совершенно разных исходов: она может взорваться как сверхновая, оставив после себя нейтронную звезду, или коллапсировать и превратиться в черную дыру. Вопрос о том, что именно определяет исход, остается одним из главных нерешенных вопросов астрофизики.
|
|
|
|
Новое исследование Копенгагенского университета показывает, что нейтрино, также известные как «частицы-призраки», и их способность менять «аромат» могут играть гораздо более важную роль в определении судьбы умирающей массивной звезды.
|
|
|
|
Это «изменение аромата», или «конверсия аромата нейтрино», означает, что нейтрино переходят из одного типа в другой. Их тип, или аромат, влияет на то, как они взаимодействуют с веществом в ядрах умирающих звезд.
|
|
|
|
«Мы давно знаем, что нейтрино могут менять свой аромат. Но мы полагали, что это никак не влияет на исход самого взрыва. Наше новое исследование показывает, что аромат нейтрино может кое-что рассказать нам о судьбе звезды», — говорит Мариам Гогилашвили, постдокторант Института Нильса Бора и ведущий автор исследования.
|
|
|
|
|
|
|
195 симуляций умирающих массивных звезд
|
|
|
|
Хотя ученые уже много лет знают о конверсии нейтрино, ее учет при моделировании сверхновых был слишком затратным с точки зрения вычислительных ресурсов.
|
|
|
|
«Моделирование гибели массивной звезды — это практически предел того, что мы можем сделать с точки зрения вычислительных ресурсов на данный момент. Это связано с тем, что данная задача включает в себя множество физических аспектов и требует огромных вычислительных мощностей», — говорит Ирене Тамборра, профессор Института Нильса Бора, руководитель группы астрофизики элементарных частиц и второй автор исследования.
|
|
|
|
В своей работе, опубликованной в журнале Physical Review D, эти два астрофизика разработали упрощенную модель для изучения влияния конверсии нейтрино на моделирование сверхновых.
|
|
|
|
Исследователи смоделировали коллапс 195 звезд с массой от 9 до 120 масс Солнца. Они сравнили модели «с» и «без» учета конверсии нейтрино и изучили, что происходит, когда этот процесс запускается при разной плотности внутри звезды.
|
|
|
|
Затем они проанализировали, взрываются ли звезды как сверхновые или коллапсируют в черные дыры. Результаты показали, что «поведение нейтрино может существенно повлиять на исход», особенно для звезд с массой от 16 до 30 масс Солнца.
|
|
|
|
«Это был по-настоящему волнующий момент, когда мы сравнили все 195 симуляций и увидели, что целый ряд звёзд переходит из состояния взрыва в состояние угасания. Такая чёткая закономерность, наблюдаемая у такого большого количества звёзд, показала нам, что при попытке понять, как массивные звёзды заканчивают свой жизненный цикл, нельзя не учитывать конверсию нейтрино», — говорит Гогилашвили.
|
|
Ближе к разгадке астрономических тайн
|
|
|
|
Результаты исследования Гогилашвили и Тамборры позволяют предположить, что поведение нейтрино может помочь объяснить явления, которые долгое время ставили учёных в тупик.
|
|
|
|
К ним относится так называемая проблема частоты вспышек сверхновых, когда исследователи наблюдают во Вселенной значительно меньшее количество сверхновых, чем предсказывают теоретические модели.
|
|
|
|
«Обычно мы обнаруживаем сверхновую, потому что взрыв очень яркий. Но если звезда коллапсирует прямо в чёрную дыру без видимого взрыва или оказывается скрыта пылью, она может фактически «исчезнуть» из наших наблюдений. Таким образом, наши результаты позволяют предположить, что существует механизм, который может повысить вероятность появления таких «несостоявшихся сверхновых», — говорит Гогилашвили.
|
|
|
|
«Это может не только дать нам более эффективные инструменты для прогнозирования судьбы умирающей звезды, но и помочь объяснить, почему наблюдения не всегда совпадают с теоретическими предсказаниями», — добавляет Тамборра.
|
|
Все это взаимосвязано
|
|
|
|
Понимание того, что происходит, когда звезды умирают, — это не только вопрос черных дыр и нейтронных звезд, теории и наблюдений. Это касается и нас с вами.
|
|
|
|
Массивные звезды в процессе своей жизни синтезируют тяжелые элементы. Когда звезда взрывается как сверхновая, эти элементы выбрасываются во Вселенную, где впоследствии участвуют в формировании планет и жизни.
|
|
|
|
«Изучая жизнь и смерть массивных звезд, мы также исследуем происхождение многих элементов, из которых состоит Вселенная и мы сами. Таким образом, вопросы об умирающих звездах связаны с вопросами о нашем собственном происхождении», — заключает Тамборра.
|
|
|
|
Источник
|
