Близько центру Чумацького Шляху знайшли зомбі-зірку. Що це таке?

Як утворюються наднові?

Протягом свого життя на головній послідовності зірка утримується в

Зірці не дають колапсувати під дією власної гравітаціїтермоядерні реакції, що протікають в ядрі і створюють газовий і радіаційний тиск, спрямований відЯкби не тиск, зірка б неконтрольовано стискалася, а якби не гравітація, вона б розширювалася.

І ці два процеси регулюють один одного.Якщо перемагає гравітація, зірка починає стискатися, але через це в ядрі підвищується тиск, щільність, а значить, і температура, і починає виділятися більше енергії і гравітація знову врівноважується.

Це діє і у зворотний бік, якщо сильнішестає тиск, що йде з центру, зірка розширюється знижується тиск і слідом вироблення енергії в центрі і баланс знову відновлений. Завдяки цьому механізму зірки знаходяться в рівновазі протягом життя на головній послідовності.

Коли термін за наше Сонце буде підходити до кінця,і у нього в ядрі почне закінчуватися водень, з якого синтезується гелій, при досягненні в ядрі необхідний для горіння гелію температури 100 млн градусів, почне синтезуватися вуглець. Але у нашого Сонця недостатньо маси, щоб запустити наступний цикл синтезу, і в кінцевому підсумку залишається планетарна туманність і білий карлик.

Залишок наднової Кеплера

Однак зірки масивніше нашого Сонця, пройшовши тіж етапи через сильнішою гравітації, не зупиняються на вуглеці, а продовжують далі синтезувати все більш важкі елементи, такі як неон, кисень, кремній. І кожна наступна фаза набагато коротше попередній.

Якщо спалювати водень, масивна зірка можемільйони років, то фаза кремнію може тривати лише тижні. Протягом усіх цих фаз вона все ще підтримує рівновагу і протистоїть гравітації за рахунок енергії, що виділяється. Але тільки до тих пір, поки термоядерні реакції не доходять до заліза.

У процесі синтезу заліза вже поглинаєтьсяенергія, рівновага порушується, гравітація перемагає і ядро ​​за секунду коллапсирует. При цьому виділяється величезна кількість енергії і відбувається спалах наднової. В результаті в залежності від початкової маси зірки залишається або нейтронна зірка, або чорна діра. Це спрощено описано тільки один з механізмів колапсу ядра.

Що таке зірки-зомбі?

Зомбі-зірка — це гіпотетична наднова типу Iax, або тип Iax, яка, вибухнувши, залишає після себеВін залишає після себе залишок зірки, а не повністю розсіює зоряну масу.Наднові типу Iax подібні до наднових типу Ia, але маютьменша швидкість викиду і світяться не так яскраво. 

  • Що з ними відбувається?

Наднові типу Ia вибухають з подвійних систем, які складаються принаймні з одного білого карлика — крихітної надщільної зірки, яка перестала проходити через термоядерну реакцію.Білі карлики «мертві», але не можутьПеребування в подвійній системі.

Вони можуть повернутися до життя, хоч і ненадовго, в гігантському вибуху разом зі наднової, висмоктуючи життя з своєї зірки-компаньйона або шляхом злиття з нею.

У більшості випадків наднові насправдіпредставляють фінальну фазу життя зірки, коли вони в буквальному сенсі вибухають і повністю знищуються. Однак вчені в NASA вважають, що наднові можуть залишати після себе частину вмираючої карликової зірки.

  • Перший тип вибуху

Зоря головної послідовності залишається стабільною, оскільки гравітації протидіє тиск газу та випромінювання, що утворюються під час термоядерних реакцій у ядрі.

Але оскільки білі карлики цього позбавлені, тутвже діє інший механізм протистоїть стискає зірку гравітації і це тиск виродженого електронного газу. Але зараз ми не будемо розбирати цей процес, пов'язаний з квантовими ефектами.

І у цього механізму теж є межа, межа по масі, за яку білий карлик не можеЦе межа Чандрасекара, яка, за оцінками, становить близько 1,4 маси Сонця.

Білий карлик може вивергнути новий, але не наднову, а нову.У міру того, як зоря-компаньйон набирає масу, на поверхні утворюється шар переважно водню.

Якщо маса об'єкта не наближається до межіЧандрасекара в певний момент в цьому шарі запускаються термоядерні реакції. Вони починають відбуватися дуже швидко, подібно до вибуху. Виділяється велика кількість енергії і зовнішньої накопичений шар скидається, а білий карлик залишається, так спалахує нове.

А ця назва з'явилася тому, що дляспостерігача на Землі, на небі з'являється дуже яскрава зірка і вона може бути третім по яскравості об'єктом після Сонця і Місяця. У тому місці де раніше не було видно зірки, як би народилася нова, а потім яскравість швидко знижується. І подібний процес з одним білим карликом може повторюватися багато разів.

Якщо ж, навпаки, білий карлик, набираючи масу,долає межу Чандрасекара, тиск виродженого електронного газу вже не може протистояти гравітації. Під її дією білий карлик коллапсирует і стає ще більш щільним і компактним об'єктом, нейтронної зіркою.

Залишок наднової RCW 103 c нейтронної зіркою 1E 161348-5055 в центрі

  • Другий тип вибуху

Іншою можливістю є вибух наднової типу 1а.Вчені досі обговорюють подробиці цього процесу, але в загальних рисах він виглядає такУ міру того, як білий карлик наближається до межі Чандрасекара в міру накопичення маси, температура в білому карлику зростаєНастільки, що запускаються термоядерні реакції згоряння вуглецю.

Ці реакції дуже швидкі та вибухонебезпечні, і відбувається вибух наднової.Наднові типу Ia також важливі і вивчаються, оскільки їх можна використовувати для вимірювання відстаней у космосі як так звані стандартні свічки.

Адже вибухає завжди об'єкт приблизно однієї і тієї ж масою і можна розрахувати енергію вибуху і грубо кажучи яскравість об'єкта.

  • Коли про них дізналися?

Вперше астрономи заговорили про можливість появи зірок-зомбі, коли спостерігали слабку блакитну зірку, яка передає своєю енергією більшу зірку-компаньйона.Цей процес врешті-решт призвів до утворення відносно невеликої наднової, яка була класифікована як тип Iax.

Вона не дуже яскрава і виливає не так багато зоряної маси, як це роблять наднові класу Iaх. На даний момент це єдиний з відомих процесів, що приводить до вибуху білих карликів.

Як правило, зірки, які вибухають в кінцісвого життєвого циклу, масивні і мають відносно короткі тимчасові перехідні цикли. Білі карлики, в свою чергу, холодніше, живуть довше і зазвичай не вибухають. Замість цього вони зітру свою масу, створюючи планетарну туманність.

  • Скільки їх знайдено?

Фахівці NASA говорять, що виявили вжеблизько 30 наднових підкласу Type Iax, що залишили після себе вижили білих карликів. Однак потрібні додаткові дослідження і спостереження, щоб підтвердити їх існування.

Представники зомбі-зірок

  • iPTF14hls

У 2017 році астрономи оголосили про існування наднової зірки iPTF14hls, яка вибухнула кілька разів за період більше 50 років. Це повністю спростовує існуючі знання про кінець життя зірки.

Типова наднова піднімається до максимальної яскравості і зникає приблизно через 100 днів.Наднова iPTF14hls за два роки посвітлішала і потьмяніла щонайменше п'ять разів.Астрономи вивчили архівні дані і були здивовані, виявивши докази його вибуху в 1954 році в тому ж місці в куполі неба.

Очевидно, iPTF14hls якимось чином пережив ранній вибух і знову вибухнув у 2014 році. 

У пошуках відповіді на це дивне явищеастрономи припустили, що масивна зірка стала настільки гарячим в своєму ядрі, що енергія перетворилася в матерію і антиматерію. Це призвело до вибуху, який зніс зовнішні шари зірки і залишив ядро ​​недоторканим. Цей процес повторився через десятиліття і може повторитися багато разів до великого остаточного вибуху.

  • LP 40-365

Змішаний хімічний склад і швидке обертаннябілого карлика LP 40-365 вказують на те, що у цієї зірки в минулому був партнер, а велика швидкість руху і напрям траєкторії відповідають удару, отриманого цією зіркою під час вибуху типу Iax, який стався в період від 5 до 50 млн років тому на видаленні в кілька десятків тисяч світлових років від Землі.

Оскільки вибухи наднових тривають всьогокілька секунд і вчені не можуть точно передбачити, де саме станеться вибух, єдиним способом вивчення цих подій є їх наслідки.

Подальші спостереження за білим карликом LP 40-365дозволять вченим точніше встановити причини вибухів типу Iax і, можливо, вибухів типу Ia, що буде грати велике значення для нашого розуміння процесів розширення Всесвіту і інших явищ галактичного і вселенського масштабу.

  • J1603-6613, J1825-3757 та J0905+2510

Їх атмосфери, згідно вченим, складаються в основному з неону, кисню і магнію; це незвично, однак підпадає під те, що ми можна було очікувати від зірок, які пережили перетворення в наднову.

На даний момент вчені ще багато чого не знають процих зірках, зокрема невідомо, скільки їм років. Надалі фахівці сподіваються знайти ще більше подібних об'єктів, щоб дізнатися про передбачуване новому класі зірок як можна більше.

Що ми знаємо про нову зомбі-зірці?

Космічний рентгенівський телескоп Chandra спостерігав наднову Sgr A East, яка знаходиться в безпосередній близькості від центру Чумацького Шляху.

Телескоп стежив за надновою nbsp; врентгенівському діапазоні протягом 35 днів. Цей об'єкт розташований дуже близько до надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху і, ймовірно, виходить за межі акреційного диска чорної діри.

Нам вже були відомі наднові типу Iax вінших галактиках, але жодної в Чумацькому Шляху. Ці останки наднової з'являються на багатьох знімках центральної надмасивної чорної діри нашої галактики, отриманих останні десятиліття. Тепер ми нарешті з'ясували, що це за об'єкт і як він з'явився».

Інтерв'ю з авторами дослідження

Судячи з спостережень далеких галактик, надновіIax зустрічаються приблизно втричі рідше, ніж Ia. У Чумацькому Шляху відомо три наднових Ia (і ще пара кандидатів), так що наявність однієї Iax виглядає цілком достовірною.

Якщо нові спостереження підтвердяться, то Sgr A Eastстане найближчою до нас відомою надновою цього рідкісного типу, і десь там же має знаходитися і найближча зірка-зомбі, залишена вибухом.

В інших галактиках наднові типу Iax виникаютьприблизно втричі швидше, ніж наднові типу Ia. У Чумацькому Шляху було три підтверджені залишки наднового типу Ia та два передбачуваних об'єкти, яким менше 2 000 років.

Якщо Sgr A East молодше 2 000 років і є наднової типу Iax, нове дослідження припускає, що Чумацький Шлях відповідає відносній кількості Iax, які спостерігаються в інших галактиках.

Читати далі

Подивіться на зображення Марса з 8 трильйонів пікселів

Ядерний ракетний двигун будують для польотів на Марс. Чим він небезпечний?

Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять