Наблюдаваните химични следи в някои звезди може да се обяснят с обикновени свръхнови

Някои от най-мощните експлозии във Вселената може изобщо да не са се случвали. До този извод стигна екип от учени от Университетския колеж в Лондон (UCL), според които явленията, известни като хипернови, може да не са необходими, за да се обясни произходът на определени звезди. Изследователите смятат, че същите химични характеристики могат да се появят след обикновени свръхнови, ако се отчете неравномерното разпръскване на материята при експлозията.

Хиперновите са предполагаем вид звездни експлозии, които освобождават значително повече енергия от обичайните свръхнови. Те са предложени като обяснение за произхода на звезди с необичаен химичен състав в ореола на Млечния път и в близка галактика джудже. Според първоначалната хипотеза тези звезди са се образували от останките на експлозии, поне десет пъти по-мощни от типичните свръхнови.

Новото изследване обаче показва, че тази разлика може да не е необходима. При свръхнова различните химични елементи не се разпределят равномерно във всички посоки. Кислородът може да бъде изхвърлен предимно в една посока, а сярата - в друга. Ако от тази материя се образува нова звезда, нейният химичен състав може да отразява само част от веществото, изхвърлено при експлозията, а не цялостната му смес.

"Ако днес наблюдаваме свръхнова, материалът на звездата не е разпръснат равномерно. Кислородът може да полети предимно в една посока, а сярата - в друга. Нови звезди могат да се образуват от смес от части от свръхновата, а не от цялостната комбинация от елементи", обяснява ръководителят на екипа Анмол Агарвал от UCL.

Изследователите създали математически модели, които отчитат това неравномерно разпределение. При всички разгледани случаи резултатите показали, че звезди с необичайни комбинации от химични елементи могат да произхождат от обикновени свръхнови.

"Всички доказателства, които виждаме за хипернови, изведнъж изчезват", заявява Агарвал.

Свръхновите възникват, когато масивни звезди изчерпят горивото си за ядрен синтез. Ядрото им колабира, а ударни вълни предизвикват мощна експлозия във външните им слоеве. Хиперновите се предполага, че протичат по сходен начин, но при още по-масивни и бързо въртящи се звезди, като освобождават много повече енергия.

И двата вида експлозии разпръскват в космоса химичните елементи, образувани в звездите през живота им. Тези вещества участват в създаването на следващите поколения звезди. Затова астрономите могат да изследват химичния състав на дадена звезда, за да разберат какви космически събития са допринесли за нейното образуване.

"Непосредствено преди да избухне като свръхнова, звездата има слоеве, подобни на тези на лук - по-тежките елементи са в центъра, а по-леките са по-навън. Нашият модел разглежда колко материал от всеки слой или област е необходим, за да се обясни наблюдаваният състав на звездата", казва Ралф Шьонрих от лабораторията "Мълард" към UCL.

По думите му учените все още не знаят в каква степен веществото от свръхновите се смесва, преди да даде начало на нови звезди, въпреки десетилетията изследвания. Новите резултати предполагат, че смесване има, но то не е пълно. Това обстоятелство трябва да се отчита при моделите за химичната еволюция на галактиките и процесите в междузвездната среда.

Екипът започнал изследването с анализ на четири звезди, за които се смятало, че са образувани от материал, изхвърлен при хипернова. Според резултатите три от тях по-вероятно са възникнали след обикновени свръхнови.

След това учените разгледали червен гигант в периферията на ореола на Млечния път. Звездата има необичаен химичен състав, включително голямо количество тежки елементи като сребро и уран. Тези елементи се образуват трудно в звездните ядра и са свързани с изключително масивни звезди или с други редки космически процеси.

Една от възможностите е тежките елементи да са се образували при сблъсък и сливане на две неутронни звезди - изключително плътни останки от загинали звезди. Химичният състав на червения гигант обаче не показва наличието на някои други тежки елементи, които би трябвало да са се образували при подобно сливане.

Затова екипът използвал модел на Млечния път, в който първото поколение звезди бързо обогатява галактическата среда с елементи, по-тежки от водорода и хелия. Учените стигнали до извода, че червеният гигант вероятно е възникнал в бедна на тежки елементи галактика джудже. Заради бързото си въртене и местоположението си в покрайнините на Млечния път звездата може да е останала от тази по-малка галактика, която впоследствие е била погълната от нашата.

Според предложеното обяснение за образуването на звездата са допринесли сливане на неутронни звезди и обикновена свръхнова. Не е необходимо да се предполага хипернова, тъй като асиметрична свръхнова може да обясни наблюдаваните характеристики.

Резултатите са публикувани в две научни статии в списание Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Те не доказват окончателно, че хипернови не съществуват, но поставят под съмнение необходимостта от тях като обяснение за определени звезди с необичаен химичен състав.