Как умирают звезды: односторонний характер сверхновых раскрыт

Звезды, которые рождаются с массой, превышающей солнечную примерно в восемь раз, заканчивают свою жизнь так называемым коллапсом ядра сверхновых. Когда у ядра такой массивной звезды заканчивается топливо, она разрушается в доли секунды. Далее материал, падающий на это сколлапсировавшееся ядро, может отскакивать от него, вызывая бурную ударную волну, которая взрывает материю наружу.

"В течение многих десятилетий наша лучшая модель взрывов сверхновых заставляла звезды симметрично коллапсировать", говорит ведущий автор исследования Брайан Грефенштетт (Brian Grefenstette), астрофизик из Калифорнийского технологического института в Пасадене. "Звезды – это большие сферические шары газа, поэтому имеет смысл, что они должны свернуться каким-то образом".

"Проблема в том, что когда вы пытаетесь сделать взрывающуюся звезду, заставляя его коллапсировать симметрично, звезда не взрывается", сказал Грефенштетт. "В итоге - неудача".

Эта неудача, видимо, происходит в симметричных моделях, потому что ударная волна, которая начинается в центре звезды и должна уничтожить ее, попадает в ловушку всего материала, что над ним. Это означает, что ударная волна "не может найти выход ", говорит Грефенштетт.

Таким образом, астрофизики изучили способы размещения пульсации в материале умирающей звезды, они называются асимметрии, "которые могут позволить ударной волне выйти и разорвать звезду", сказал Грефенштетт. Тем не менее, было неясно, как именно сверхновые с коллапсом ядра должны выглядеть – прогнозируемая форма может значительно отличаться от модели, используемой взрывы.

Теперь ученые, глядя на близлежащие остатки такого взрыва подтвердили, что сверхновые могут быть асимметричными.

Ученые исследовали Cassiopeia A (Кассиопея А), остаток примерно в 11 000 световых лет от сверхновой, вспыхнувшей около 350 лет назад. Они сосредоточили свое внимание на распределении радиоактивного титана изотопа Ti-44, который производится в глубине ядер звезд.

Поскольку Ti-44 радиоактивен, "он светится в очень определенном спектре света", сказал Грефенштетт – а именно в высокоэнергетических рентгеновских лучах. Исследователи смотрели на это светящееся вещество с помощью космического рентгеновского телескопа NuSTAR, который является "первым телескопом, делающим детальные изображения в этом спектре света, что позволяет нам разблокировать много информации, скрытой от нас раньше", сказал Грефенштетт.

Эти изображения показали, что радиоактивный изотоп распространился вокруг неоднородно. Это показало, что взрыв был асимметричным.

"В таком случае, мы считаем, что это происходит подобно процессу кипячения воды на плите, где пузыри рождаются в нижней части посудины и поднимаются вверх, что заставляет поверхность воды бурлить вокруг и позволяет пару спастись".

"В сверхновой  тепло исходит от мелких частиц, называемых нейтрино, которые производятся при сильном давлении в центре взрыва", сказал Грефенштетт. "Эти нейтрино нагревают материал в центре коллапса и создают большие пузыри горячего газа, которые поднимаются вверх через материал и вызывают ядро звезды. Это позволяет ударной волне сбежать от материала, который держит его, и как только это происходит – все взрывается".