Неон, питающийся электронами, вызывает разрушение звезды

Международная группа исследователей из Токийского университета обнаружила, что неон внутри определенной массивной звезды может поглощать электроны в ядре, процесс, называемый захватом электронов, который заставляет звезду коллапсировать в нейтронную звезду и производить сверхновую.

Исследователи были заинтересованы в изучении окончательной судьбы звезд в диапазоне масс от 8 до 10 масс Солнца. Этот диапазон масс важен, потому что он включает границу между тем, имеет ли звезда достаточно большую массу, чтобы подвергнуться взрыву сверхновой, чтобы сформировать нейтронную звезду, или имеет меньшую массу, чтобы сформировать белую карликовую звезду, не становясь сверхновой.

Звезда с такой массой, как правило, образует ядро, состоящее из кислорода, магния и неона. Ядро богато вырожденными электронами, а это означает, что в плотном пространстве имеется множество электронов с достаточно высокой энергией, чтобы удерживать ядро ​​от гравитации. Как только плотность ядра достаточно высока, электроны потребляются магнием, а затем неоном, который также находится внутри ядра. Предыдущие исследования подтвердили, что магний и неон могут начать разъедать электроны, как только масса ядра приблизится к предельной массе Чандрасекара, процесс, называемый захватом электронов, но ведутся споры о том, может ли захват электронов вызывать образование нейтронных звезд. Многопрофильная группа исследователей изучила эволюцию звезды с массой 8,4 солнечной массы и провела компьютерное моделирование, чтобы найти ответ.

(а) Звездное ядро ​​содержит кислород, неон и магний. Как только плотность ядра становится достаточно высокой, (б) магний и неон начинают есть электроны и вызывать коллапс. (c) Затем происходит сжигание кислорода и образуются ядра группы железа и свободные протоны, которые поглощают все больше и больше электронов, способствуя дальнейшему коллапсу ядра. (d) Наконец, коллапсирующее ядро ​​становится нейтронной звездой в центре, а внешний слой взрывается, создавая сверхновую. Предоставлено: Zha et al.

По мере того как магний и в основном неон поглощают электроны, количество электронов уменьшается, а ядро ​​быстро сокращается. Захват электронов также выделяет тепло. Когда центральная плотность ядра превысила 10 ¹⁰ г / см ³ , кислород в ядре начал сжигать материалы в центральной области ядра, превращая их в ядра группы железа, такие как железо и никель. Температура стала настолько горячей, что протоны стали свободными и вырвались наружу. Затем электроны стали легче захватываться свободными протонами и ядрами железной группы, а плотность становится настолько высокой, что ядро ​​разрушалось, не вызывая термоядерного взрыва.

С новыми скоростями захвата электронов было обнаружено, что сжигание кислорода происходит немного не в центре. Тем не менее, коллапс образовал нейтронную звезду и вызвал взрыв сверхновой, свидетельствующий о возможности возникновения сверхновой с захватом электронов.

Крабовидная туманность, остаток сверхновой (SN 1054; наблюдалась древними астрономами в Китае, Японии). Взрывающейся сверхновая SN 1054 может быть вызвана захватом электронов звезды с начальной массой, примерно в девять раз превышающей массу Солнце. Предоставлено: NASA, ESA, J. DePasquale (STScI) и R. Hurt (Caltech / IPAC).

Определенный диапазон масс звезд с восемью-десятью солнечными массами может привести к образованию белых карликов, состоящих из кислорода-магния-неона, из-за потери оболочки и из-за потери массы звездного ветра. Если потеря массы ветра мала, с другой стороны, звезда испытывает сверхновую захвата электронов, как было обнаружено при их моделировании. Исследователи предполагают, что сверхновая с захватом электронов могла бы объяснить свойства сверхновой, зарегистрированной в 1054 году, которая образовала Крабовидную туманность(фото сверху).

Эти результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal 15 ноября 2019 года.

DOI: 10.3847/1538-4357/ab4b4b

Вас также может заинтересовать:

Галактика каннибал ест своих соседей, создавая самый яркий свет

ALMA показывает метаморфизирующую зрелую звезду