Кузница тяжелых элементов: раскрыта загадка происхождения очень редкого типа звездных взрывов

Очень редкий тип сверхновой, который возникает у звезд, утративших оболочку из водорода и гелия, является известным источником многих тяжелых химических элементов. До сих пор астрономы не могли точно определить, возникают ли сверхновые типа Ic в результате взрыва очень массивной одиночной звезды или же этот процесс является следствием взаимодействия менее массивной звезды и ее звезды-компаньона. Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, считают, что решили эту загадку, пишет ScienceAlert.

Многие сверхновые, в том числе и типа Ic, возникают в результате коллапса ядра массивных звезд, которые достигли конца своего жизненного цикла. Весь водород в ядре звезды превратился в тяжелые химические элементы, хотя для создания еще более тяжелых элементов нужно больше энергии, чем производит термоядерный синтез водорода. Из-за того, что звезда не имеет достаточно энергии, ее ядро не может противостоять гравитации и сжимается, превращаясь в нейтронную звезду или черную дыру. В это время внешние слои звезды улетают в космос. Так происходит взрыв сверхновой, в результате которого возникают самые тяжелые химические элементы.

Загадка сверхновых типа Ic заключается в том, что в отличие от других сверхновых, в оболочке звезд, создавших их, нет водорода и гелия. Но эти легкие химические элементы должны там присутствовать. Для объяснения этой загадки ранее ученые предложили два варианта:

• сверхновыми типа Ic взрываются огромные звезды с массой, которая в 20-30 раз больше массы Солнца и они создают таой сильный звездный ветер, что он уносит их водород и гелий;
• сверхновыми типа Ic взрываются менее массивные звезды с массой в 8-15 раз больше массы Солнца, которые имеют звезду-компаньона меньшего размера, и последняя своей гравитацией забирает водород и гелий.

В обоих случаях водород и гелий улетают в космос до взрыва сверхновой, что приводит к отсутствию этих элементов в выбросах сверхновой. Ученые решили, что разгадать загадку происхождения сверхновых типа Ic поможет их окружение и для этого они использовали радиотелескоп ALMA. В частности, астрономы изучили газовые облака в местах, где взорвались сверхновые.

С помощью облаков молекулярного газа, который остался на месте взрыва сверхновой можно выяснить насколько массивной была звезда, которая взорвалась. Ученые изучили водородный газ, оставленный сверхновыми типа Ic, и сравнили его с таким же газом, оставленным сверхновыми типа II, которые были созданы звездами массой эквивалентной 8-15 массам Солнца. Водород в обоих облаках был одинаковым, а значит, источником сверхновых типа Ic являются менее массивные звезды с компаньоном. Именно эта звезда, как считают ученые, забирает весь водород и гелий у более крупной звезды еще до взрыва сверхновой. При этом сила взрыва выталкивает звезду-компаньона в другую часть космоса, где она продолжает свою жизнь далее.