Некоторые звезды, которые считались свидетельствами гиперновых — взрывов, способных выделять в десять раз больше энергии, чем обычные сверхновые, — могли сформироваться после гораздо менее мощных событий. К такому выводу пришли исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL). По их мнению, необычный химический состав звезд объясняется не экстремальной силой взрыва, а тем, что вещество при обычной сверхновой выбрасывается в разных направлениях неравномерно.

Почему ученые предположили существование гиперновых

Сверхновые возникают в конце жизни массивных звезд. Когда в их недрах заканчивается топливо для термоядерных реакций, ядро коллапсирует, а ударные волны вызывают мощный взрыв. При этом в окружающее пространство выбрасываются химические элементы, образовавшиеся внутри звезды.

Гиперновые предложили как объяснение происхождения некоторых звезд с необычным химическим составом. Предполагалось, что для формирования таких объектов нужны взрывы примерно в десять раз мощнее обычных сверхновых. Они могли происходить при гибели особенно массивных и быстро вращающихся звезд.

Химический состав звезд действительно позволяет исследовать их происхождение: вещества, выброшенные при взрывах, смешиваются с межзвездным газом и впоследствии становятся строительным материалом для новых поколений светил.

Однако в этой картине есть важная особенность. Вещество при взрыве не обязательно распределяется равномерно, а значит, состав облака, из которого сформировалась новая звезда, может сильно отличаться от среднего химического состава погибшего светила.

Неравномерный взрыв меняет химический след

Исследователи разработали математические модели, учитывающие, что разные химические элементы могут выбрасываться в разных направлениях. Например, кислород способен преимущественно улетать в одну сторону, а сера — в другую. Новая звезда при этом формируется из смеси лишь части выброшенного вещества, а не из всего материала сверхновой.

«Мы обнаружили, что во всех рассмотренных случаях звезды с необычным сочетанием элементов с большей вероятностью возникли из вещества обычных сверхновых», — рассказал руководитель исследования Анмол Аггарвал из UCL.

Команда начала работу с анализа четырех звезд, которые ранее рассматривались как возможные продукты гиперновых. По расчетам ученых, три из них вероятнее всего сформировались после обычных сверхновых.

Затем исследователи изучили красный гигант на окраине Млечного Пути. В его составе обнаружили необычно много тяжелых элементов, включая серебро и уран. Такие элементы не могут в достаточном количестве образовываться в ядрах большинства звезд.

Одним из возможных объяснений было слияние двух нейтронных звезд — чрезвычайно плотных остатков погибших светил. Но химический состав красного гиганта не соответствовал полностью ожидаемому набору элементов после такого события.

Как звезда оказалась на окраине Млечного Пути

Чтобы объяснить происхождение красного гиганта, ученые использовали модель Млечного Пути, в которой тяжелые элементы накапливались благодаря гибели первых поколений звезд.

По мнению исследователей, звезда могла родиться в небольшой галактике с низким содержанием тяжелых элементов, а затем оказаться на окраине Млечного Пути, когда эта галактика была поглощена нашей. На такую историю указывают ее быстрое вращение и расположение.

Модель предполагает, что химический состав звезды сформировался благодаря сочетанию двух событий: слияния нейтронных звезд и обычной сверхновой. Гиперновая для этого не требуется.

При этом ученые не утверждают, что гиперновых в природе не существует. Их вывод гораздо осторожнее: необычный химический состав звезд, который раньше считался свидетельством таких взрывов, сам по себе не доказывает, что гиперновые действительно произошли.

Что это меняет в изучении галактик

Работа показывает, насколько важно учитывать неполное перемешивание вещества после звездных взрывов. Если разные элементы распределяются в космосе неравномерно, химический состав отдельных звезд может вводить астрономов в заблуждение при реконструкции их происхождения.

По словам исследователя Ральфа Шёнриха из UCL, ученым пока не до конца понятно, насколько хорошо вещество сверхновых перемешивается перед тем, как из него формируются новые звезды. Несмотря на десятилетия исследований, этот процесс остается неопределенным.

Результаты могут помочь уточнить модели химической эволюции галактик и поведения межзвездной среды. Работа опубликована в двух статьях в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Главный вывод исследования — не в том, что самые мощные звездные взрывы оказались выдумкой, а в том, что некоторые предполагаемые свидетельства их существования можно объяснить более привычными астрофизическими процессами.