Астрономи зазирнули в ядро зірки перед вибухом наднової

Астрономи зазирнули у внутрішню будову вмираючої зорі, відкривши нові деталі процесів, що формують хімічний склад Всесвіту.

У журналі Nature команда Стівена Шульце з Північно-Західного університету описала наднову 2021yfj, яка належить до рідкісного типу так званих «надзвичайно роздягнених наднових». У цьому випадку зоря втратила майже всі зовнішні оболонки і під час вибуху показала матеріал із глибинних шарів. Це дало змогу перевірити теорії про цикли ядерного синтезу в масивних зорях.

«Якщо ядро зорі наповнюється залізом, гравітація бере гору, і відбувається колапс», пояснюють автори. Під час колапсу формується нейтронна зоря або чорна діра, а потужний «відскок» викидає назовні шари речовини. У більшості відомих наднових це були водневі чи гелієві оболонки. Проте у випадку SN2021yfj виявили кремнієвий шар — найближчий до залізного ядра, який утворюється лише за кілька місяців до вибуху.

Цей факт став несподіванкою. Астрономи припускають, що потужного зоряного вітру було недостатньо, щоб видалити глибокі шари. Найімовірніше, у процес був залучений компаньйон — друга зоря, чия гравітація витягнула кремній із надр. Таким чином, подвійні системи можуть відігравати вирішальну роль у формуванні елементів, що розсіюються у Всесвіті.

Цикли ядерного синтезу роблять зорі головними «кузнями» хімічних елементів. Водень у них перетворюється на гелій, а далі — на вуглець, неон, кисень, кремній і зрештою залізо. Кожен цикл триває дедалі менше: від мільйонів років для водню до кількох днів для кремнію. Саме ці процеси визначають, які елементи потрапляють у космос, створюючи умови для появи планет і життя.

«Ми є тим, що ми є, завдяки внутрішній роботі зірок», наголошують дослідники. Розуміння кількості вибухів наднових та їхнього хімічного внеску є ключем до відповіді на питання, чому наш Всесвіт виглядає саме так, а не інакше.