Poate fi posibil să aruncați un pitic alb înainte de a ajunge la o masă critică.
Supernovele de tip IA sunt instrumente critice în astronomie, deoarece toate par să explodeze cu aceeași intensitate, permițându -ne să le folosim luminozitatea ca măsură a distanței. Măsurile la distanță pe care ni le -au oferit au fost esențiale pentru urmărirea extinderii universului, ceea ce a dus la recunoașterea faptului că există un fel de energie întunecată care grăbește expansiunea universului. Cu toate acestea, există argumente în curs de desfășurare cu privire la modul în care sunt declanșate aceste evenimente.
Există un acord larg răspândit că supernovele de tip IA sunt exploziile stelelor pitice albe. În mod normal, aceste stele sunt compuse în principal din elemente moderat grele precum carbonul și oxigenul și nu au masa pentru a declanșa fuziunea suplimentară. Dar dacă se adaugă un material suplimentar, piticul alb poate ajunge la o masă critică și să domnească o reacție de fuziune fugară, suflând steaua. Dar sursa masei suplimentare a fost oarecum controversată.
Dar există o ipoteză suplimentară care nu necesită la fel de multă masă: o explozie relativ mică pe suprafața unui pitic alb poate comprima suficient interiorul pentru a reporni fuziunea în stele care încă nu au ajuns la o masă critică. Acum, observațiile rămășițelor unei supernove oferă unele dovezi ale existenței acestor așa-numite supernovele „duble detonare”.
Deconstruirea piticilor albi
Pitici albi sunt rămășițele stelelor cu o masă similară cu Soarele nostru. După ce au trecut prin perioade în care au fost topite hidrogenul și heliu, acestea tind să ajungă ca brazi bogate în carbon și oxigen: fierbinte datorită istoriei lor, dar incapabile să ajungă la densitățile necesare pentru a contopi aceste elemente. Lăsați pe cont propriu, aceste rămășițe stelare se vor răcori treptat.
Dar multe stele nu sunt lăsate pe cont propriu; Există în sisteme binare cu un însoțitor sau cu sisteme chiar mai mari. Acești însoțitori pot oferi materialul necesar pentru a stimula piticii albi către masele care pot reporni fuziunea. Există două căi potențiale pentru ca acest lucru să se întâmple. Multe stele trec prin perioade în care sunt atât de mari încât tracțiunea lor gravitațională este suficient de mult pentru a se ține de straturile lor exterioare. Dacă piticul alb orbitează îndeaproape, poate trage material din cealaltă stea, stimulându -și masa până când trece un prag critic, moment în care fuziunea poate reporni.
În alte cazuri, un alt membru al sistemului va continua să formeze un al doilea pitic alb. Dacă instabilitățile gravitaționale aduc aceste două obiecte, atunci coliziunea lor va crea un singur obiect cu o masă mult mai mare. Acest lucru va reporni și fuziunea, ceea ce duce la o explozie.
Am găsit dovezi pentru ambele din aceste evenimente care se întâmplă. Cu toate acestea, există câteva întrebări cu privire la faptul dacă se întâmplă destul de des pentru a explica frecvența supernovelor de tip IA pe care le vedem. Ambele mecanisme necesită stele cu o masă suficientă orbitând la o distanță rezonabil de strânsă, fie pentru transferul de masă, fie pentru o coliziune. Deci, astronomii au avut în vedere alte modalități de a arunca un pitic alb.
Cea mai promițătoare opțiune pare a fi o dublă detonare. Acest lucru poate necesita, de asemenea, transferul unor materiale bogate în heliu de la un alt însoțitor, dar poate apărea și dacă piticul alb ajunge cu un heliu nefuzat lăsat pe suprafața sa. Indiferent de modul în care se termină acolo, heliul poate începe să se contopească dacă este suficient de mult sau pur și simplu dacă mișcarea sa provoacă o densitate locală suficient de mare într -o regiune. Cu toate acestea, se întâmplă, odată ce începe fuziunea, întreaga suprafață a piticului alb va urma rapid, creând detonarea numărul unu.
La rândul său, aceasta va crea compresie în porțiunea de carbon-oxigen a piticului alb, împingându-l pe lângă densitatea necesară pentru ca aceasta să înceapă să se contopească. Încă o dată, inițierea fuziunii încălzește și comprimă materialul din apropiere, creând o reacție în lanț care declanșează fuziunea pe scară largă în piticul alb, suflându -l în bucăți ca parte a detonației două.
Un joc de coajă
Lucrul cheie în acest sens este că permite explozia piticilor albi înainte de a ajunge la o masă suficient de suficient pentru a declanșa fuziunea carbonului și oxigenului lor. În schimb, se poate întâmpla oricând suficientă adunare de heliu pe suprafața lor. Un eveniment cu dublă detonare ar fi, de asemenea, foarte dificil de detectat, deoarece exploziile s-ar întâmpla într-o succesiune rapidă, iar mediul în împrejurimile imediate ale unei supernove de tip IA va fi complexă și dificil de rezolvat.
Acestea fiind spuse, cele două detonații implică fuziunea diferitelor elemente și, prin urmare, vor ajunge să producă materiale diferite. “Detonațiile din miezul de carbon-oxigen și cochilie bogată în heliu au ca rezultat produse cu randament calitativ diferite”, cercetătorii din spatele noii lucrări scriu într-o lucrare care o descrie. În lucrare, acestea se concentrează pe calciu, care există două moduri de a produce. Unul este din coaja exterioară a heliului, prin fuziune înainte ca detonarea să dilueze materialul. Un al doilea lot de calciu este produs prin fuziunea materialului de bază, așa cum este evacuat în supernova, ceea ce împiedică transformarea în continuare a evenimentelor de fuziune în elemente chiar mai grele. (Materialul mai profund în miez ajunge să se contopească în materiale mai grele.)
Deoarece este produs de ambele detonații, modelele prezic că sfera de extindere a resturilor va conține două cochilii diferite de calciu, cu un anumit spațiu între ele. Pentru a găsi dovezi pentru aceste scoici, cercetătorii au verificat o rămășiță de supernove mai veche, ceea ce permite suficient timp pentru mișcarea materialului pentru a separa cochilii la distanță suficientă pentru a putea fi rezolvate de pe Pământ.
Și-au concentrat observațiile pe o rămășiță de supernova numită SNR 0509-67.5, situată în norul magellanic mare din apropiere. SNR 0509-67.5 este estimat a avea un pic de peste 300 de ani, ceea ce înseamnă că materialul a avut suficient timp pentru a îndepărta o distanță semnificativă de locul exploziei. Imagistica folosind un spectrograf pe telescopul foarte mare le -a permis să rezolve ceea ce, în realitate, a fost un sandwich de sulf sferic, cu rolul pâinii jucate de calciu. Cu alte cuvinte, dacă ar fi să călătorești departe de locul exploziei, ai lovi mai întâi un strat de calciu ionizat, urmat de sulf ionizat, apoi ai rula într -un al doilea strat de calciu ionizat.
Aceasta este exact ceea ce prezice modelele de calculator care simulează dubla detonare. Deci, cercetătorii sugerează că este un sprijin puternic pentru această ipoteză. Cercetătorii spun că detaliile sugerează că SNR 0509-67.5 a fost un pitic alb cu aproximativ aceeași masă ca soarele când a explodat și că explozia sa a fost probabil declanșată de detonarea unei cochilii de heliu cu doar trei la sută din masa soarelui.
În timp ce fizica procesului în sine este interesantă, întrebarea cheie pe care o ridică este dacă supernovele de tip IA sunt într -adevăr la fel de strălucitoare. Dacă se pot detona cu o masă substanțial mai mică decât este necesară pentru aprinderea directă a miezului, atunci este posibil ca unele dintre ele să fie considerabil mai puțin strălucitoare. Cu toate acestea, echipa de cercetare observă că există complicații suplimentare: dacă există un al doilea pitic alb care orbitează suficient de aproape, atunci resturile de la supernove ar putea declanșa, de asemenea, o dublă detonație în acea, potențial cu o sincronizare și o separare care ar face ca cele două să fie imposibil de distins. Deci, probabil că trebuie să facem un pic de modelare pentru a înțelege pe deplin consecințele acestor constatări.
Astronomia naturii, 2025. Doi: 10.1038/s41550-025-02589-5 (Despre Dois)
John este editorul științific al ARS Technica. Are un licențiat în arte în biochimie de la Universitatea Columbia și un doctorat. în biologie moleculară și celulară de la Universitatea din California, Berkeley. Când se desparte fizic de tastatura sa, el tinde să caute o bicicletă sau o locație pitorească pentru comunicarea cu cizmele sale de drumeție.
Comentarii recente