4 Minuten
Stebėjimas ir atradimas
Astronomai pastebėjo neįprastai atvirą mirštančios masyvios žvaigždės vidinę struktūrą supernovoje SN2021yfj, kurią tyrėjai apibūdino kaip labai stipriai nuvalytą supernovą. 2025 m. rugpjūčio 20 d. žurnale Nature paskelbtame tyrime Steve Schulze (Northwestern University) ir bendradarbiai pranešė, kad aplink SN2021yfj esanti žvaigždės aplinkos medžiaga dominuoja silicio turtingos dujos — sudėtis, kuri paprastai yra tik kelių mėnesių degimo laiko atstumu nuo geležies branduolio ir retai matoma supernovų išmetamuose komponentuose.
Atrastas reiškinys suteikia retą tiesioginį įrankį tirti priešsupernovinės žvaigždės vidinę struktūrą ir palaiko ilgalaikius modelius apie žvaigždžių nukleosintezę ir branduolio žlugimo fiziką. Observatorijų, įskaitant Keck, instrumentai leido atlikti spektroskopiją ir vaizdavimą, identifikavus cheminį parašą ir dujų sluoksnio greičio struktūrą aplink sprogimą. Aptikimas kelia iššūkį mūsų supratimui, kiek gilūs žvaigždės sluoksniai gali būti pašalinti prieš branduolio žlugimą, ir nurodo greitą masės netekimą arba binarinę sąveiką kaip tikėtiną priežastį.
Žvaigždžių sintezė, sluoksniuota struktūra ir branduolio žlugimas
Kaip sintezė formuoja sluoksnius
Masyvios žvaigždės generuoja energiją ir elementus per nuoseklias branduolinės sintezės stadijas. Vandenilis susijungia į helį milijonus metų; vėlesnėse stadijose susidaro anglis, neonas, deguonis, silicis ir galiausiai geležis. Kiekviena sintezės fazė vyksta vis trumpesniais laiko tarpais: pavyzdžiui, silicio degimas gali trukti nuo kelių dienų iki mėnesių, tuo tarpu vandenilio degimas gali užtrukti milijonus metų. Šios iš eilės einančios degimo fazės aplink branduolį sukuria svogūno tipo elementų sluoksniuotę.
Žvaigždei bręstant ji taip pat praranda masę per žvaigždžių vėjus ar išsiveržimus. Dažniausiai aplink branduolio žlugimo supernovas stebimi žvaigždės aplinkos apvalkalai yra sudaryti iš vandenilio, helio arba anglies sluoksnių — ankstesnių, lėčiau degančių fazių produktų. Vidiniausi sluoksniai (neonas, deguonis, silicis) susidaro netrukus prieš sprogimą ir paprastai lieka arti žvaigždės paviršiaus, todėl jie retai pastebimi prieš supernovą esančioje aplinkos medžiagoje.
Kas daro SN2021yfj išskirtinę
Schulze ir kolegos nustatė, kad SN2021yfj apšviestas dujų apvalkalas turi silicio cheminį parašą — tai rodo, jog medžiaga iš labai arti geležies branduolio buvo išmesta prieš žvaigždės sprogimą. Įprastas stabilus žvaigždės vėjas vargu ar galėtų taip greitai pašalinti tokius gilius sluoksnius, todėl tikėtina priežastis yra binarinė sąveika: artimas palydovas gali gravitaciškai nupjauti išorinius sluoksnius greitai, atverdami ir išstumiant gilius silicio turtingus sluoksnius.
Silicio dominavimas žvaigždės aplinkos medžiagoje yra reikšmingas, nes suteikia tiesioginį vėlyvųjų degimo modelių ir masės netekimo procesų tikrinimą. Rezultatas patvirtina teorines prognozes apie elementų gamybos seką masyvių žvaigždžių viduje ir rodo, kad tam tikromis sąlygomis vidiniai sluoksniai gali būti išmesti į kosmosą prieš branduolio žlugimą. Tai turi pasekmių tam, kiek kiekvieno elemento branduolio žlugimo supernovos grąžina į taržvaigždinę terpę — svarbūs duomenys galaktinės cheminės evoliucijos ir planetų susidarymo modeliams.
Pasekmės, technologijos ir tolesni žingsniai
Atrastas reiškinys prisideda prie kelių astrofizikos sričių: žvaigždžių evoliucijos, binarinių sistemų dinamikos, nukleosintezės išeigų ir supernovų įtakos galaktikoms studijų. Tolimesni stebėjimai optiniu ir infraraudonuoju diapazonais bei laiko serijų spektroskopija panašių įvykių padės įvertinti, kaip dažnai pasitaiko tokio tipo stiprus sluoksnių nuvalymas ir ar kiti vidinių sluoksnių elementai (deguonis, neonas) taip pat yra išmetami. Būsimos stebėjimų priemonės ir apžvalginiai teleskopai, užtikrinantys greitą trumpalaikių reiškinių aptikimą ir aukštos raiškos spektroskopiją, bus būtini tokių epizodų ankstyvam užfiksavimui.
Eksperto įžvalga Dr. Maya Alvarez, stebinioje astrofizike (fikcinė), komentuoja: "SN2021yfj suteikia neįprastai tiesioginį vaizdą į masyvios žvaigždės paskutinius mėnesius. Jei binarinis nuvalymas bus patvirtintas ir daugiau atvejų, reikės patikslinti žvaigždžių evoliucijos modelius, kad jie atsižvelgtų į greitą priešsupernovinį masės perdavimą ir jo poveikį nukleosintezės išeigoms."
Išvada
SN2021yfj yra svarbus stebėjimų etapas: jis parodo silicio turtingą medžiagą iš gilių masyvios žvaigždės sluoksnių, esančią žvaigždės aplinkos apvalkale prieš branduolio žlugimą. Rezultatas sustiprina teorinius sluoksniuotos branduolinės degimo modelius ir pabrėžia greito masės netekimo ar binarinės sąveikos vaidmenį atveriant gilius žvaigždės sluoksnius. Supratimas, kaip supernovos išmeta tokius elementus kaip deguonis, silicis ir neonas, lieka kertinis aiškinant galaktinę cheminę evoliuciją ir sąlygas, leidusias formuotis planetoms — ir gyvybei.
Quelle: scitechdaily
Kommentar hinterlassen