И накрая, свръхнова за улавяне на електрони

Страничен изглед на цветна галактика с прахови ленти и свръхнова за улавяне на електрони, голяма ярка точка наблизо.

Супернова 2018zd се вижда като голяма, ярка бяла точка в това изображение вдясно от нейната галактика NGC 2146. Тя пасва на профила за дълго търсенасвръхнова за улавяне на електрони, казват астрономите. В продължение на 40 години астрономите смятаха, че този вид свръхнова трябва да съществува. Сега са намерили този. Изображение чрез НАСА/ STScI/ J. DePasquale/Обсерватория Las Cumbres.


За първи път астрономите са намерили убедителни доказателства за нов типсвръхнова- нов вид звездна експлозия - захранван отулавяне на електрони. Теобявенотяхното откритие в края на юни 2021 г. Това е вид свръхнова, предсказана преди 40 години, но никога не наблюдавана досега. Астрономите определят тази свръхнова SN 2018zd. Той се намира в отдалечена галактика, NGC 2146, 21 милионасветлинни годинидалеч.

Откритията решават мистерия за един от най -известните обекти на небето,Ракова мъглявина. Астрономите смятат, че този облак в космоса може да е остатък от свръхнова, избухнала през 1054 г. пр. Н. Е. Тези учени твърдят, че Ракът вероятно произтича и от свръхнова за улавяне на електрони, като SN 2018zd.


Екипътпубликуванитехните изследвания врецензиранвестникПриродатана 28 юни 2021 г.

Даичи Хирамацу, водещ автор на изследването, каза:

Започнахме, като попитахме „какво е това странно?“ След това разгледахме всеки аспект на SN 2018zd и разбрахме, че всички те могат да бъдат обяснени в сценария за улавяне на електрони.

Свръхнови от тип Ia и тип II

Имената и разликите междуразлични видове свръхновиможе да изглежда объркващо. Но си струва да си припомним два основни типа свръхнови, чиито механизми на физическа експлозия са различни един от друг (Имената на типовете обаче се основават на различията в тяхната светлинаспектри).




С други думи, свръхновите тип Ia и тип II започват като различни видове обекти, експлодират по различни причини и оставят след себе си различни неща.

Свръхнови от тип Iaсе случва, когато малка, плътна бяла джудже звезда съществува в двойна система с друга звезда. Преди бялото джудже да се превърне в бяло джудже, това беше звезда с маса до осем пъти по -голяма от тази на нашето слънце. В този сценарий бялото джудже издърпва материята от своя спътник. Когато се изтегли достатъчно маса, за да достигне критична граница, тя преминаваизбягал ядрен синтезиексплодира като тип Iaсвръхнова. В процеса бялото джудже най -вероятно се разпада напълно, като не оставя нищо след себе си.

Свръхнови тип IIсе случва, когато по -голяма звезда - повече от 10 пъти масата на нашето слънце - е достигнала края на живота си и горивото си. След това избухва в т.нарсрутване на железното ядро. Крайният продукт след този вид експлозия е изключително плътен и малъкнеутронна звезда, или още по -плътен и по -малъкЧерна дупка.

Свръхнова за улавяне на електроние трети вид свръхнова. Твърди се, че е „липсваща връзка“ между Тип Ia и Тип II. Астрономите предполагат от началото на 80-те години на миналия век, че съществуват свръхнови с улавяне на електрони. Един от съавторите на новото изследване,Кен’ичи Номото, беше един от първите, който предвиди тази възможност.


Но досега нямаше ясни доказателства някой да е виждал свръхнова за улавяне на електрони.

Супер-AGB звездите създават свръхнови, улавящи електрони

И това може да се дължи на факта, че имаше и малко доказателства за прародителите, които биха причинили свръхнова за улавяне на електрони. Астрономите наричат ​​този вид звездасупер условия и звезди. Това означавамасивни суперасимптотични гигантски звезди. Изкривеното от езика име е препратка към мястото, където звездата седи в класикатаДиаграма на Херцшпрунг-Ръсел, който показва звезди в различни етапи от тяхната еволюция.

Супер-AGB звезда е звезда в късен етап от еволюцията си. каточервени супергиганти, тя се разшири, за да стане голяма, хладна исветещ.

Супер-AGB звезда има междинна маса около 7,5 до 10 пъти масата на нашето слънце. Така че етвърде масивенда завърши като свръхнова тип Ia. И ене е достатъчно масивенда стане свръхнова тип II.


Вместо това в продължение на десетилетия астрономите вярват, че трябва да има трети тип свръхнова, базиран на сценария за улавяне на електрони.

Какво е свръхнова за улавяне на електрони?

Астрономите зад това изследване идентифицирахашест индикаторанеобходимо за една свръхнова да бъде свръхнова за улавяне на електрони. SN 2018zd беше единственият, който се съгласи с всичките шест. Подробните изображения на района от космическия телескоп Хъбъл, включително звездата, преди тя да стане супернова, им помогнаха при идентификацията.

Вътре в ядрото на супер-AGB звезда се намират кислородни, неонови и магнезиеви атоми. Когато ядрото стане твърде плътно, неоновите и магнезиевите атоми започват да абсорбират своитеелектрони, които са частици, открити свързани с ядрото или ядрата на атомите. Това поглъщане на електрони е известно като anреакция на улавяне на електрони.

Електроните обикновено поддържат налягането в сърцевината на звездата. Но тъй като електроните се поглъщат, налягането в сърцевината намалява. В крайна сметка ядрото се срутва и звездата избухва.

Ето го. Свръхнова за улавяне на електрони.

Оранжева пламтяща топка вляво, с увеличаване в центъра, показваща етикетирани атоми.

Илюстрация на художника за супер-AGB звезда и схематично съдържание на основния й регион. Много кислородни (О), неонови (Ne) и магнезиеви (Mg) атоми съставляват ядрото. В този вид звезда, която е в края на живота си, електроните задържат налягането в ядрото на звездата. Но когато ядрото стане достатъчно плътно, атомите започват да „изяждат“ електроните. Последвалото срутване на ядрото причинява взрив на свръхнова с улавяне на електрони. Изображение чрез S. Wilkinson/Обсерватория Las Cumbres.

Теория и наблюдение в съгласие

Има особено удовлетворение за учен, когато наблюденията потвърждават теорията. Номото, съавтор на това изследване, каза:

Много съм доволен, че най-накрая беше открита свръхнова за улавяне на електрони, която ние с колегите ми предсказахме да съществува и да има връзка с Раковата мъглявина преди 40 години. Много оценявам големите усилия, положени за получаването на тези наблюдения. Това е прекрасен случай на комбинацията от наблюдения и теория.

Ракът беше ли свръхнова за улавяне на електрони?

През 1054 г. сл. Хр. Китайски и японски наблюдатели на небе са записали свръхнова в нашата галактика Млечен път. Можеше да се види по времепрез деняза 23 дни и беше видим през нощта в продължение на две години. С други думи: беше ярко. Все още можем да видим остатъка от тази масивна експлозия и го наричамеРакова мъглявина.

Свръхновата зад Ракообразната мъглявина-SN 1054-досега беше най-добрият кандидат за свръхнова за улавяне на електрони. Но тъй като експлозията се е случила преди хилядолетие, астрономите не разполагат с всички подробности, от които се нуждаят, за да са сигурни. Това ново проучване помага да се повиши увереността, че SN 1054 наистина е същият вид свръхнова като SN 2018zd. Той също така обяснява защо SN 1054 е толкова ярък. Обсерватория Las Cumbresдокладвани:

Нейната яркост вероятно е била изкуствено засилена от изхвърлянето на свръхнова с материал, изхвърлен от прародителската звезда, както се вижда в SN 2018zd.

Зрелищна експлозия от цветни газове в зелено, оранжево, жълто, синьо върху звездното небе.

Ракообразната мъглявина може да е била свръхнова с улавяне на електрони. Японските и китайските астрономи го записват през 1054 г. пр. Н. Е. Той е бил видим по целия свят. В центъра на остатъка се върти неутронна звезда, пулсираща на всеки 30 секунди като фар. Той създава синя светлина в това изображение. Оранжевите нишки на водороден газ са останки от експлодиралата звезда. Остатъкът, самата мъглявина, сега е около 6светлинни годиниширок и разширяващ се. Той се намира на 6500 светлинни години от нас. Това изображение, от данните на космическия телескоп Хъбъл, взети през 1999 и 2000 г., е чрез NASA/ ESA/ J. Hester и A. Loll/Уикимедия Commons.

Астрономически камък от розетка

Андрю Хауъл, от обсерваторията Las Cumbres и член на екипа зад изследването, каза:

ТерминътРозета Стоунсе използва твърде често като аналогия, когато открием нов астрофизичен обект. Но в този случай мисля, че е подходящо. Тази свръхнова буквално ни помага да декодираме хилядолетни записи от култури по целия свят. И това ни помага да свържем едно нещо, което не разбираме напълно, мъглявината Раци, с друго нещо, за което имаме невероятни съвременни записи, тази свръхнова. В процеса той ни учи на фундаментална физика: как се създават някои неутронни звезди, как екстремните звезди живеят и умират и как елементите, от които сме направени, се създават и разпръскват из Вселената.

В крайна сметка: Астрономите са открили наблюдателни доказателства за свръхнова с улавяне на електрони, трети вид свръхнова, която се теоретизира в продължение на 40 години.

Източник: Произходът на улавяне на електрони на свръхнова 2018zd

Via Las Cumbres Obsrvatory