Физики предложили новый механизм образования сверхновых
Американские ученые предложили новую модель образования сверхновых звезд в результате термоядерного взрыва, спровоцированного цепной реакцией деления урана в ядрах белых карликов. По сути, речь идет о космической атомной бомбе. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters, пишет РИА Новости.
Белый карлики — очень плотные звезды, сопоставимые по массе с Солнцем, но по размерам близкие к Земле. Они образуются из звезд, похожих на Солнце, которые уплотнились под действием силы тяжести после сгорания большей части их топлива. Некоторые белые карлики заканчивают свою жизнь как сверхновые типа Iа, после взрыва которых не остается ничего, даже нейтронной звезды.
Считается, что в основе вспышки сверхновой типа Iа лежит механизм термоядерного синтеза, и для его реализации нужна звезда-компаньон, то есть наличие двойной звездной системы, потому что одинокий белый карлик при охлаждении должен оставаться стабильным.
Физики Чарльз Хоровиц (Charles Horowitz) из Университета Индианы и Мэтт Каплан (Matt Caplan) из Университета штата Иллинойс предложили альтернативный механизм образования сверхновых из белых карликов. Ученые считают, что первоначальным спусковым механизмом может быть кристаллизация урана во время охлаждения ядра звезды и начало неуправляемого ядерное деление. Такая "атомная бомба", по мнению авторов, может вызвать термоядерный взрыв легких элементов.
Исследователи отмечают, что, когда внутреннее пространство белого карлика остывает, одними из первых затвердевают тяжелые элементы, включая уран. Этот процесс, называемый фазовым разделением, делит сложную плазмоподобную смесь на компоненты.
"Даже если начальные количества урана и подобных элементов очень низкие, первые твердые вещества будут очень сильно обогащены этими элементами", — пишут Хоровиц и Каплан в своей статье.
Ядра урана подвергаются спонтанному делению, расщепляясь на более мелкие куски и высвобождая энергию и частицы, такие как нейтроны, которые могут разрушать близлежащие ядра урана. Если масса урана больше некоторого критического количества, процесс деления может превратиться в самоподдерживающуюся цепную реакцию, которая вызывает массовое выделение ядерной энергии, подобное взрыву атомной бомбы.
Авторы провели расчеты и компьютерное моделирование, показав, что критическая масса урана действительно может кристаллизоваться из типичной смеси элементов в остывающем белом карлике. По их оценкам, если уран взорвется, высвободившегося в результате этого тепла и давления в ядре звезды будет достаточно, чтобы вызвать ядерный синтез более легких элементов, особенно углерода и кислорода, и, следовательно, взрыв сверхновой.
Ученые отмечают, что это пока лишь гипотеза, которая требует многих уточнений. В частности, неизвестно, будет ли кристаллизующийся уран достаточно чистым, чтобы началась самопроизвольная цепная реакция деления.
"Мы не знаем этого наверняка, — приводятся в пресс-релизе Американского физического общества слова Горовица. — На данный момент мы думаем, что твердое вещество [в ядре звезды] очень обогащено ураном, но мы работаем над молекулярно-динамическим моделированием для уточнения его состава".
Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения за сверхновыми позволят выявить характерные особенности спектра, подтверждающие синтез углерода около центра сверхновой звезды.