.webp)
4 Minuten
Stebėjimai ir atradimas
Astronomai stebėjo neįprastai atvirą mirštančios masyvios žvaigždės vidų supernovoje SN2021yfj, kurią tyrėjai apibūdino kaip "ekstremaliai nuluptą supernovą." 2025 m. rugpjūčio 20 d. žurnale Nature paskelbtame tyrime Steve Schulze (Northwestern University) ir bendradarbiai pranešė, kad aplink SN2021yfj esanti žvaigždinė aplinka daugiausia sudaryta iš silicio turtingo dujų sluoksnio — tokia sudėtis paprastai yra tik kelis mėnesius nuo geležies šerdies degimo atstumu ir retai matoma supernovų išmetimuose.
Atranka suteikia retą tiesioginę galimybę tirti priešsupernovinės žvaigždės vidinę struktūrą ir palaiko ilgalaikius žvaigždžių nukleosintezės bei branduolio žlugimo fizikos modelius. Observatorijų, įskaitant Keck, instrumentai leido atlikti spektroskopiją ir vaizdavimą, kurie identifikavo cheminį parašą ir dujų apvalkalo greičio struktūrą aplink sprogimą. Aptikimas kelia iššūkį mūsų supratimui, kiek giliai esančius žvaigždės sluoksnius galima pašalinti prieš branduolio žlugimą, ir rodo greitą masės netekimą arba dvejetainę sąveiką kaip tikėtiną priežastį.
Žvaigždžių sintezė, sluoksniavimas ir branduolio žlugimas
Kaip sintezė kuria sluoksnius
Masyvios žvaigždės energiją ir elementus gamina per pakopinius branduolinės sintezės etapus. Vandenilis susilieja į helį milijonus metų; vėlesnės stadijos kuria anglį, neoną, deguonį, silicį ir, galiausiai, geležį. Kiekviena sintezės fazė vyksta vis trumpesniais laikotarpiais: pavyzdžiui, silicio degimas gali trukti nuo dienų iki mėnesių, tuo tarpu vandenilio degimas gali tęstis milijonus metų. Šios paeiliui einančios degimo fazės suformuoja svogūno pavidalo elementų sluoksniavimą aplink šerdį.
Kai žvaigždė toliau vystosi, ji taip pat praranda masę per žvaigždinius vėjus arba protrūkius. Paprastai aplink branduolio žlugimo supernovas stebimi apvalkalai susideda iš vandenilio, helio arba anglies sluoksnių — ankstesnių, lėčiau degančių fazių produktų. Vidiniai sluoksniai (neonas, deguonis, silicis) susidaro netrukus prieš sprogimą ir dažniausiai lieka arti žvaigždės paviršiaus, todėl jie retai aptinkami žvaigždinėje aplinkoje prieš supernovą.
Kas daro SN2021yfj išskirtine
Schulze ir kolegos nustatė, kad dujų sluoksnis, apšviestas SN2021yfj, turi silicio cheminį pėdsaką — tai reiškia, kad medžiaga iš labai netoli geležies šerdies buvo išstumta prieš žvaigždės sprogimą. Standartinis pastovus žvaigždinis vėjas vargu ar galėtų tokiu trumpu laiku pašalinti tokias giliai esančias dalis, todėl labiausiai tikėtina paaiškinimo versija yra dvejetainė sąveika: artimas palydovas gali gravitaciškai nulupti išorinius sluoksnius, atverdami ir išmesdami gilias, siliciu turtingas medžiagas.
Siliciu dominuojančios žvaigždinės aplinkos aptikimas yra reikšmingas, nes tai suteikia tiesioginį vėlyvųjų degimo modelių ir masės netekimo mechanizmų testą. Rezultatas patvirtina teorinius lūkesčius apie elementų gamybos seką masyviose žvaigždėse ir rodo, kad tam tikromis sąlygomis vidinės zonos gali būti išmestos į kosmosą prieš branduolio žlugimą. Tai turi pasekmių tam, kiek kiekvienas elementas grįžta į tarpžvaigždinę terpę per branduolio žlugimo supernovas — šie duomenys yra svarbūs galaktinės cheminės evoliucijos ir planetų formavimosi modeliams.
Pasekmės, technologijos ir tolesni žingsniai
Atranka duoda įžvalgų kelioms astrofizikos sritims: žvaigždžių evoliucijai, dvejetainių žvaigždžių dinamikai, nukleosintezės išeigoms ir supernovų grįžtamajam poveikiui galaktikose. Tolimesni stebėjimai optiniuose ir infraraudonuosiuose ilgiuose bei panašių įvykių laiko eilutės spektroskopija padės kiekybiškai nustatyti, kiek dažnas yra ekstremalus nulupimas ir ar kiti vidinių sluoksnių elementai (deguonis, neonas) taip pat yra išmetami. Artėjančios observatorijos ir apklausų teleskopai, užtikrinantys greitą tranzitorių aptikimą ir aukštos raiškos spektroskopiją, bus būtini tokiems epizodams užfiksuoti ankstyvoje stadijoje.
Ekspertės įžvalga Dr. Maya Alvarez, stebimųjų astrofizikė (fiktyvi), komentuoja: "SN2021yfj suteikia neįprastai tiesioginį vaizdą į masyvios žvaigždės paskutinius gyvenimo mėnesius. Jeigu dvejetainis nulupimas bus patvirtintas ir kitais atvejais, teks patikslinti žvaigždžių evoliucijos modelius, kad juose būtų atsižvelgta į greitą priešsupernovinį masės perdavimą ir jo poveikį nukleosintezės išeigoms."
Išvada
SN2021yfj yra svarbus stebėjimų pasiekimas: jis rodo silicio turtingą medžiagą iš giliausių masyvios žvaigždės sluoksnių esančią žvaigždinio apvalkalo pavidalu prieš branduolio žlugimą. Rezultatas stiprina teorinius sluoksniuoto branduolinio degimo modelius ir pabrėžia greito masės netekimo ar dvejetainės sąveikos vaidmenį atverdant giliausias žvaigždės sritis. Supratimas, kaip supernovos išmeta tokius elementus kaip deguonis, silicis ir neonas, išlieka esminis aiškinant galaktikų cheminę evoliuciją ir sąlygas, leidusias susiformuoti planetoms — ir gyvybei.
Quelle: scitechdaily
Kommentar hinterlassen