.webp)
4 Minutės
Stebėjimas ir atradimas
Astronomai stebėjo neįprastai atvirą mirštančios masyvios žvaigždės vidų supernovoje SN2021yfj, kurią tyrėjai apibūdino kaip „labai nuluptą supernovą“. 2025 m. rugpjūčio 20 d. žurnale Nature paskelbtame tyrime Steve Schulze (Northwestern University) ir bendradarbiai pranešė, kad SN2021yfj supanti aplinkžvaigždinė medžiaga yra dominuojama silicio turtingų dujų — sudėties, kuri įprastai yra tik kelių mėnesių degimo laiko atstumu nuo geležies branduolio ir retai pastebima supernovų išmetamuosiuose sluoksniuose.
Atradimas suteikia retą tiesioginį priėjimą prie priešsupernovinės žvaigždės vidaus struktūros ir patvirtina ilgametes žvaigždžių branduolių sintezės ir branduolio kolapso fiziką aprašančias teorijas. Instrumentai observatorijose, įskaitant Keck, atliko spektroskopiją ir vaizdavimo stebėjimus, kurie identifikavo cheminį parašą ir dujų apvalkalo greičio struktūrą aplink sprogimą. Aptikimas kelia iššūkį mūsų supratimui, kiek giliai esantys žvaigždės sluoksniai gali būti pašalinti prieš branduolio kolapsą, ir nurodo, kad greitas masės netekimas arba dvejetainė sąveika greičiausiai yra priežastis.
Žvaigždžių sintezė, sluoksniavimas ir branduolio kolapsas
Kaip sintezė sukuria sluoksnius
Masyvios žvaigždės gamina energiją ir elementus per pakopinius branduolinius sintezės etapus. Vandenilis susilieja į helių milijonus metų; vėlesnėse stadijose susidaro anglis, neonas, deguonis, silicis ir galiausiai geležis. Kiekvienas sintezės etapas vyksta vis trumpesniais laiko tarpais: pavyzdžiui, silicio degimas gali trukti nuo dienų iki mėnesių, tuo tarpu vandenilio degimas trunka milijonus metų. Šios paeiliui einančios degimo fazės sukuria svogūno tipo elementų sluoksniavimą aplink branduolį.
Žvaigždei evoliucionuojant ji taip pat praranda masę per žvaigždžių vėjus ar protrūkius. Paprastai aplink branduolio kolapso supernovas pastebimi aplinkžvaigždiniai sluoksniai turi vandenilio, heliumo arba anglies — ankstesnių, lėčiau degančių fazių produktus. Vidiniai sluoksniai (neonas, deguonis, silicis) susiformuoja netrukus prieš sprogimą ir paprastai lieka arti žvaigždės paviršiaus, todėl jie retai stebimi aplinkžvaigždinėje medžiagoje prieš supernovą.
Kodėl SN2021yfj yra išskirtinė
Schulze ir kolegos nustatė, kad SN2021yfj apšviestas dujų apvalkalas neša cheminį silicio parašą — tai reiškia, kad medžiaga iš labai arti geležies branduolio buvo išmesta prieš žvaigždei sprogstant. Standartinis pastovus žvaigždžių vėjas vargu ar gali tokiu trumpu laiku pašalinti taip giliai esančius sluoksnius, todėl labiausiai tikėtinas mechanizmas yra dvejetainė sąveika: artimas kompaniono objektas gali gravitaciškai greitai nuplėšti išorinius sluoksnius, atskleidžiant ir išmetant gilią silicio turtingą medžiagą.
Silicio dominavimo aplinkžvaigždinėje medžiagoje aptikimas yra reikšmingas, nes suteikia tiesioginį bandymą vėlyvųjų degimo modeliams ir masės netekimo procesams. Rezultatas patvirtina teorinius lūkesčius apie elementų gamybos seką masyviose žvaigždėse ir rodo, kad tam tikromis sąlygomis vidiniai sluoksniai gali būti išmesti į erdvę prieš branduolio kolapsą. Tai turi pasekmių tam, kiek kiekvieno elemento branduolio kolapso supernovos grąžina į taragalaktinę terpę — kritiškai svarbūs duomenys galaktinės cheminės evoliucijos ir planetų susidarymo modeliams.
Pasekmės, technologijos ir tolesni žingsniai
Atranka informuoja kelis astrofizikos laukus: žvaigždžių evoliuciją, dvejetainių žvaigždžių dinamiką, sintezės produkcijas ir supernovų grįžtamąjį poveikį galaktikose. Sekantys stebėjimai optiniame ir infraraudonųjų spindulių diapazone bei laiko spektroskopija panašių įvykių padės kiekybiškai nustatyti, kaip dažnas yra ekstremalus nulupimas ir ar kiti vidinių sluoksnių elementai (deguonis, neonas) taip pat išmetami. Būsimos observatorijos ir apžvalgos teleskopai, teikiantys greitą tranzientų aptikimą ir aukštos raiškos spektroskopiją, bus būtini šių epizodų fiksavimui ankstyvose fazėse.
Ekspertės komentaras Dr. Maya Alvarez, stebimosios astrofizikės (fikcinė): „SN2021yfj suteikia neįprastai tiesioginį vaizdą į masyvios žvaigždės paskutinius gyvenimo mėnesius. Jei dvejetainis nulupimas bus patvirtintas ir kitais atvejais, reikės patikslinti žvaigždžių evoliucijos modelius, kad jie atsižvelgtų į greitą priešsupernovinį masės pervedimą ir jo poveikį sintezės išeigoms.“
Išvada
SN2021yfj yra svarbus stebėjimo laimėjimas: ji parodė silicio turtingą medžiagą iš gilaus masyvios žvaigždės sluoksnio, esančią aplinkžvaigždiniame apvalkale prieš branduolio kolapsą. Rezultatas sustiprina teorinius sluoksniuoto branduolinio degimo modelius ir pabrėžia greito masės netekimo arba dvejetainės sąveikos vaidmenį atskleidžiant gilias žvaigždės dalis. Supratimas, kaip supernovos išmeta tokius elementus kaip deguonis, silicis ir neonas, išlieka esminis paaiškinant galaktikų cheminę evoliuciją ir sąlygas, leidusias susiformuoti planetoms — ir gyvybei —.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai