Сверхновые умирают хаотичнее, чем казалось

Раньше модели учили нас так: сверхновые перед вспышкой спокойны и упорядочены. Однако на месте их взрывов о порядке мало что напоминает: распределение останков экс-звёзд довольно иррегулярно. Похоже, теперь выяснилось, почему...

Группа астрономов из Аризонского университета (США) во главе с Дэвидом Арнеттом (David Arnett) попробовала создать модель процессов, идущих в недрах сверхновой непосредственно перед взрывом, на основании накопленных в последние годы данных.

Получившаяся в итоге картина значительно отличается от той, что до сих пор считалась канонической.

Моделирование показывает, что даже тяжёлые вещества типа той же серы (жёлтый цвет) вполне могут подниматься к поверхности благодаря турбулентности в недрах звезды-предшественницы. (Иллюстрация Arnett, Meakin, Viallet / AIP Advances.)

Сомнения в том, что всё именно так, как это изображается уже десятки лет, возникли давно. Скажем, сверхновая 1987A, зарегистрированная, как видно из названия, совсем не вчера, демонстрировала следы столкновения вещества, выброшенного при взрыве, с материй, которая тоже принадлежала ей, но, судя по расположению в пространстве, покинувшей звезду-предшественника сверхновой перед взрывом. Тогдашние модели не предсказывали ничего подобного.

По ним внутренняя структура звезды была набором сфер, где внутренние сферы состояли из более тяжёлых элементов вроде железа и кремния, а внешние — из углерода и гелия с жалкими остатками водорода.

Благодаря «слоистому» строению звезда делалась компактной и отводила лишнюю энергию за счёт образования колоссального потока нейтрино, свободно пролетавшего через её материю, не возмущая упомянутых сфер. Отвод энергии позволял более лёгким веществам сжиматься, ещё сильнее увеличивая плотность звёздного предшественника. Тот, понятно, разогревался, и рано или поздно дело доходило до взрыва.

На сей раз исследователи провели более сложное моделирование, не одно- или двумерное, а полное, трёхмерное, рассматривающее не идеализированную колонну вещества с глубин до поверхности, а звезду, в недрах которой вещество может перемещаться не только снизу верх и сверху вниз. В итоге в модели оказалось очень много моментов, сопряжённых с мощной турбулентностью: разные материалы перемешивались хаотическим образом, что приводило к выносу материала из светила — выбросам, значительно более мощным, чем сегодняшние бури на Солнце.

По сути, это первая модель, объясняющая то, что удаётся обнаружить на месте взрыва сверхновых: области, где это случилось, часто представляют собой хаотическое месиво, в котором тяжёлые элементы удалены от центра дальше лёгких.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале AIP Advances, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам AIP Publishing.