.webp)
4 Minutės
Stebėjimas ir atradimas
Astronomai stebėjo neįprastai atvirą mirštančios masyvios žvaigždės vidų supernovoje SN2021yfj, kurią tyrėjai apibūdino kaip „labai nuplautą supernovą“. 2025 m. rugpjūčio 20 d. žurnale Nature paskelbtame tyrime Steve Schulze (Northwestern University) ir bendraautoriai pranešė, kad aplink SN2021yfj esanti circumstellarinė medžiaga dominuoja silicimi praturtintos dujos — tokia sudėtis paprastai yra vos už kelių mėnesių degimo laiko nuo geležies branduolio ir retai pastebima supernovų išmestame materijoje.
Atraskimas suteikia retos tiesioginės informacijos apie priešsupernovinės žvaigždės vidinę sandarą ir palaiko ilgalaikius žvaigždžių nukleosintezės bei branduolio susitraukimo modelius. Instrumentai observatorijose, įskaitant Keck, leido atlikti spektroskopiją ir vaizdavimo stebėjimus, kurie identifikavo cheminį parašą ir dujų greičio struktūrą sprogimo aplinkoje. Šis radinys kelia iššūkį mūsų supratimui, kiek giliai galima nuimti žvaigždės sluoksnius prieš branduolio žlugimą, ir nurodo greitą masės netekimą arba dvejetainę sąveiką kaip labiausiai tikėtiną priežastį.
Žvaigždžių sintezė, sluoksniavimas ir branduolio žlugimas
Kaip sintezė formuoja sluoksnius
Masyvios žvaigždės gamina energiją ir elementus per iš eilės einančias branduolinės sintezės stadijas. Vandenilis susilieja 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 dienas ar mėnesius, tuo tarpu vandenilio degimas gali trukti milijonus metų. Šios paeiliui einančios degimo fazės sukuria svogūno tipo elementų sluoksniuotumą aplink branduolį.
Tarp evoliucijos etapų žvaigždė taip pat praranda masę per žvaigždžių vėją ar išsiveržimus. Paprastai aplink branduolio žlugimo supernovas stebimi circumstellariniai sluoksniai, kuriuose dominuoja vandenilis, helis ar anglis — ankstesnių, lėčiau vykstančių degimo fazių produktai. Vidiniai sluoksniai (neonas, deguonis, silicis) susiformuoja netrukus prieš sprogimą ir paprastai lieka arti žvaigždės paviršiaus, todėl juos retai aptinka circumstellarinėje medžiagoje prieš supernovą.
Kodėl SN2021yfj yra išskirtinė
Schulze ir kolegos nustatė, kad dujų sluoksnis, apšviestas SN2021yfj, turi cheminį silicio parašą — tai reiškia, kad medžiaga iš labai arti geležies branduolio buvo išmesta prieš žvaigždei sprogstant. Standartinis pastovus žvaigždės vėjas vargu ar galėtų per tokį trumpą laiką pašalinti tokius gilius sluoksnius, todėl tinkamiausias paaiškinimas yra dvejetainė sąveika: artimas palydovas gali gravitaciškai greitai nuskalpuoti išorinius sluoksnius, atidengiant ir išmesdamas giliai esančią, siliciumi turtingą medžiagą.
Siliciu dominuojančios circumstellarinės medžiagos aptikimas yra svarbus, nes jis suteikia tiesioginį testą vėlyvųjų degimo fazių modeliams ir masės netekimo mechanizmams. Rezultatas patvirtina teorines prognozes apie elementų gamybos seką masyvose žvaigždėse ir rodo, kad tam tikromis sąlygomis vidiniai sluoksniai gali būti išmesti į kosmosą prieš branduolio žlugimą. Tai turi įtakos tam, kiek ir kokių elementų branduolio žlugimo supernovos grąžina į tarpgalaktinę terpę — svarbūs duomenys galaktikų cheminės evoliucijos ir planetų formavimosi modeliams.
Pasekmės, technologijos ir tolimesni žingsniai
Šis radinys praturtina kelias astrofizikos sritis: žvaigždžių evoliuciją, dvejetainių sistemų dinamiką, nukleosintezės rezultatus ir supernovų grįžtamąjį poveikį galaktikoms. Tolimesni stebėjimai optiniame ir infraraudonajame diapazonuose bei laiko eilutės spektroskopija panašių įvykių atveju padės įvertinti, kaip dažnas yra toks ekstremalus nuplautumas ir ar kiti vidinių sluoksnių elementai (deguonis, neonas) taip pat išmetami. Būsimos observatorijos ir apžvalginiai teleskopai, užtikrinantys greitą tranzientų aptikimą ir didelės raiškos spektroskopiją, bus būtini šiems epizodams užfiksuoti ankstyvoje stadijoje.
Ekspertės įžvalga Dr. Maya Alvarez, stebimosios astrofizikė (fiktyvi), komentuoja: "SN2021yfj suteikia neįprastai tiesioginį vaizdą į masyvios žvaigždės paskutines gyvenimo mėnesių akimirkas. Jei dvejetainis nuskalpavimas bus patvirtintas ir kituose atvejuose, teks patikslinti žvaigždžių evoliucijos modelius, kad jie įtrauktų greitą priešsupernovinį masės perdavimą ir jo poveikį nukleosintezės rezultatams."
Išvados
SN2021yfj yra svarbus stebėjimų pasiekimas: ji parodo siliciumi turtingą medžiagą iš giliausių masyvios žvaigždės sluoksnių circumstellariniame apvalkale prieš branduolio žlugimą. Rezultatas sustiprina teorinius modelius apie sluoksniuotą branduolinę sintezę ir pabrėžia greito masės netekimo arba dvejetainės sąveikos vaidmenį atveriant giliausias žvaigždės zonas. Supratimas, kaip supernovos išmeta elementus, tokius kaip deguonis, silicis ir neonas, išlieka pagrindinis siekiant paaiškinti galaktikų cheminę evoliuciją ir sąlygas, kurios leido susiformuoti planetoms — ir gyvybei.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai