Учени откриха нов тип космическа експлозия, 10 пъти по-енергична от свръхнова

Анимация на хипернова. (NASA/GSFC/Dana Berry)

Доскоро се смяташе неутронна звезда сливанията бяха единственият начин тежки елементи (по-тежки от цинка) могат да бъдат произведени. Тези сливания включват смесването на останките от две масивни звезди в двоична система.

Но знаем, че тежките елементи са произведени за първи път малко след това Голям взрив , когато Вселената беше наистина млада. Тогава не беше минало достатъчно време, за да се случи сливането на неутронни звезди. По този начин беше необходим друг източник, за да се обясни наличието на ранни тежки елементи в Млечния път.

Откриването на древна звезда SMSS J2003-1142 в ореола на Млечния път - което е приблизително сферичната област, която заобикаля галактиката - предоставя първото доказателство за друг източник на тежки елементи, включително уран и вероятно злато.

В нашето изследване публикувани в Природата , ние показваме, че тежките елементи, открити в SMSS J2003-1142, вероятно са произведени не от сливане на неутронна звезда, а чрез колапс и експлозия на бързо въртяща се звезда със силно магнитно поле и маса около 25 пъти по-голяма от тази на Слънцето.

Ние наричаме това събитие на експлозия „магниторотационна хипернова“.

Звездна алхимия

Беше наскоро потвърдено че сливането на неутронни звезди наистина е един от източниците на тежките елементи в нашата галактика. Както подсказва името, това е, когато две неутронни звезди в двойна система се сливат заедно в енергийно събитие, наречено „kilonova“. Този процес произвежда тежки елементи.

Съществуващите модели на химическата еволюция на нашата галактика обаче показват, че сливането на неутронни звезди сам не би могло да създаде специфичните модели на елементи, които виждаме в множество древни звезди, включително SMSS J2003-1142.

Реликва от ранната вселена

SMSS J2003-1142 беше наблюдаван за първи път през 2016 г. от Австралия, а след това отново през септември 2019 г. с помощта на телескоп в Европейската южна обсерватория в Чили.

От тези наблюдения проучихме химическия състав на звездата. Нашият анализ разкри съдържание на желязо приблизително 3000 пъти по-ниско от това на Слънцето. С други думи, SMSS J2003-1142 е химически примитивен.

Елементите, които наблюдавахме в него, вероятно са били произведени от звезда-единствен родител, точно след Големия взрив.

Подписи на колабирала бързо въртяща се звезда

Химическият състав на SMSS J2003-1142 може да разкрие природата и свойствата на нейната родителска звезда. Особено важни са неговите необичайно високи количества азот, цинк и тежки елементи, включително европий и уран.

Високите нива на азот в SMSS J2003-1142 показват, че родителската звезда е имала бързо въртене, докато високите нива на цинк показват, че енергията на експлозията е била около десет пъти по-голяма от тази на „нормална“ свръхнова - което означава, че би била хипернова. Освен това големи количества уран биха изисквали наличието на много неутрони.

Тежките елементи, които можем да наблюдаваме в SMSS J2003-1142 днес, са всички доказателства, че тази звезда е създадена в резултат на ранна магнито-ротационна експлозия на хипернова.

И следователно нашата работа предостави първото доказателство, че магнито-ротационните хипернови събития са източник на тежки елементи в нашата галактика (заедно с сливането на неутронни звезди).

Какво ще кажете за сливането на неутронни звезди?

Но как да знаем, че не само сливането на неутронни звезди е довело до конкретните елементи, които намираме в SMSS J2003-1142? Има няколко причини за това.

В нашата хипотеза, звезда-единствен родител би създала всички елементи, наблюдавани в SMSS J2003-1142. От друга страна, щеше да отнеме много, много повече време същите елементи да бъдат направени само чрез сливане на неутронни звезди. Но това време дори не би съществувало толкова рано във формирането на галактиката, когато тези елементи са били направени.

Освен това сливането на неутронни звезди прави само тежки елементи, така че е трябвало да се появят допълнителни източници като обикновена супернова, за да обяснят други тежки елементи, като калций, наблюдавани в SMSS J2003-1142. Този сценарий, макар и възможен, е по-сложен и следователно по-малко вероятен.

Магниторотационният модел на хипернови не само осигурява по-добро съответствие с данните, но също така може да обясни състава на SMSS J2003-1142 чрез едно събитие. Може да са сливания на неутронни звезди, заедно с магнито-ротационни свръхнови, които биха могли в унисон да обяснят как са създадени всички тежки елементи в Млечния път.

Дейвид Йонг , Академик, Изследователско училище по астрономия и астрофизика, Австралийски национален университет и Гари Да Коста , почетен професор по астрономия, Австралийски национален университет .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.