Учёные приблизились к пониманию того, как в звёздных взрывах рождаются химические элементы и как эти элементы затем распространяются по космосу. Две новые работы, опубликованные в июльском выпуске журнала Physical Review Letters, дают более точную картину процессов, происходящих во время сверхновых.

Титан-44 как «отпечаток» взрыва

Астрономы уже давно наблюдают яркие вспышки массивных звёзд, но детали того, как именно развивается взрыв, остаются не до конца ясными. Один из способов изучить сверхновые — следить за радиоактивным титаном-44. Этот элемент образуется в момент взрыва и продолжает светиться ещё долго после того, как сама вспышка погасла.

Исследователи получили экспериментальные данные о количестве титана-44, которое рождается в сверхновых. Оказалось, что такие взрывы производят этого элемента на 35 % больше, чем предполагалось ранее. Новые цифры позволят построить более точные компьютерные модели и сравнить их с реальными астрономическими наблюдениями.

«Приятно видеть, как далеко продвинулась область, — отметил постдокторант Кристофер Казинс из Университета Суррея. — Ещё пару десятилетий назад такое измерение считалось практически недостижимым, а теперь оно даёт нам новое понимание одного из главных открытых вопросов астрофизики».

Что происходит при вспышках на нейтронных звёздах

Вторая работа посвящена особому типу звёздных взрывов, связанных с нейтронными звёздами. Плотный остаток звезды массой в одну–две солнечные при размере около 20 километров притягивает вещество с соседнего светила. Когда украденный материал падает на поверхность нейтронной звезды, происходит термоядерный взрыв. В таких вспышках рождаются тяжёлые элементы и высвобождается огромная энергия, в том числе в виде рентгеновских всплесков.

Учёные из Facility for Rare Isotope Beams в Мичигане детально изучили ядерную реакцию, которая запускает эти рентгеновские вспышки. Особое внимание уделили так называемому никель-медному циклу — временному «захвату» ядерного материала. Ранее было неясно, происходит ли такое удержание во время вспышек. Новые данные показали: цикл действительно работает, но лишь в небольшой доле материала. Это уточняет картину того, как развиваются подобные взрывы.

Зачем это важно

Несмотря на десятилетия исследований, ядерные реакции, питающие одни из самых эффектных звёздных катастроф, до конца не расшифрованы. Две новые работы дают более ясную последовательность событий. Благодаря этому модели можно точнее сопоставлять с наблюдениями и лучше понимать, как химические элементы создаются в звёздах и разносятся по Вселенной — в том числе те, из которых в итоге складываются планеты и живые организмы.

Вкратце

Две научные работы уточнили, как в сверхновых рождаются и распространяются химические элементы. Эксперименты показали, что взрывы производят на 35 % больше радиоактивного титана-44, чем считалось раньше, — это поможет улучшить модели сверхновых. Вторая работа выяснила, что в термоядерных вспышках на нейтронных звёздах никель-медный цикл действительно временно удерживает часть ядерного материала, но лишь в небольшом количестве. Вместе результаты приближают учёных к пониманию того, как звёзды создают вещество, из которого состоим мы.