Vedci našli nový typ vesmírnej explózie, 10x energickejší ako supernova

Animácia hypernovy. (NASA/GSFC/Dana Berry)

Donedávna sa to myslelo neutrónová hviezda fúzie boli jedinou cestou ťažké prvky (ťažší ako zinok). Tieto zlúčenia zahŕňajú mashup zvyškov dvoch masívnych hviezd v binárnom systéme.

Ale vieme, že ťažké prvky boli prvýkrát vyrobené krátko po Veľký tresk , keď bol Vesmír naozaj mladý. Vtedy neuplynulo dosť času na to, aby došlo k zlúčeniu neutrónových hviezd. Na vysvetlenie prítomnosti skorých ťažkých prvkov v Mliečnej dráhe bol teda potrebný ďalší zdroj.

Objav starodávnej hviezdy SMSS J2003-1142 v halo Mliečnej dráhy – čo je zhruba sférická oblasť, ktorá obklopuje galaxiu – poskytuje prvý dôkaz o ďalšom zdroji ťažkých prvkov vrátane uránu a možno aj zlata.



V našom výskume uverejnený v Príroda , ukazujeme, že ťažké prvky zistené v SMSS J2003-1142 pravdepodobne nevznikli zlúčením neutrónových hviezd, ale kolapsom a výbuchom rýchlo rotujúcej hviezdy so silným magnetickým poľom a hmotnosťou približne 25-krát väčšou ako Slnko.

Túto udalosť výbuchu nazývame „magnetorotačná hypernova“.

Hviezdna alchýmia

Bolo to nedávno potvrdil že zlúčenie neutrónových hviezd sú skutočne jedným zo zdrojov ťažkých prvkov v našej galaxii. Ako už názov napovedá, ide o prípad, keď sa dve neutrónové hviezdy v binárnom systéme zlúčia do energetickej udalosti nazývanej „kilonova“. Tento proces produkuje ťažké prvky.

Existujúce modely chemického vývoja našej galaxie však naznačujú, že neutrónové hviezdy sa spájajú sám nemohli vytvoriť špecifické vzory prvkov, ktoré vidíme vo viacerých starovekých hviezdach, vrátane SMSS J2003-1142.

Relikvia z raného vesmíru

SMSS J2003-1142 bol prvýkrát pozorovaný v roku 2016 z Austrálie a potom znova v septembri 2019 pomocou ďalekohľadu na Európskom južnom observatóriu v Čile.

Z týchto pozorovaní sme študovali chemické zloženie hviezdy. Naša analýza odhalila obsah železa približne 3000-krát nižší ako obsah Slnka. Inými slovami, SMSS J2003-1142 je chemicky primitívny.

Prvky, ktoré sme v ňom pozorovali, boli pravdepodobne produkované jednou materskou hviezdou tesne po Veľkom tresku.

Podpisy zrútenej rýchlo rotujúcej hviezdy

Chemické zloženie SMSS J2003-1142 môže odhaliť povahu a vlastnosti svojej materskej hviezdy. Obzvlášť dôležité sú jeho nezvyčajne vysoké množstvá dusíka, zinku a ťažkých prvkov vrátane európia a uránu.

Vysoké hladiny dusíka v SMSS J2003-1142 naznačujú, že materská hviezda mala rýchlu rotáciu, zatiaľ čo vysoké hladiny zinku naznačujú, že energia výbuchu bola asi desaťkrát vyššia ako energia „normálnej“ supernovy – čo znamená, že by to bola hypernova. Veľké množstvo uránu by si tiež vyžadovalo prítomnosť množstva neutrónov.

Ťažké prvky, ktoré dnes môžeme pozorovať v SMSS J2003-1142, sú dôkazom toho, že táto hviezda vznikla v dôsledku skorého výbuchu magnetorotačnej hypernovy.

Naša práca preto poskytla prvý dôkaz, že udalosti magnetorotačných hypernov sú zdrojom ťažkých prvkov v našej galaxii (spolu s fúziami neutrónových hviezd).

A čo zlúčenie neutrónových hviezd?

Ale ako vieme, že to nebolo len zlúčenie neutrónových hviezd, ktoré viedlo ku konkrétnym prvkom, ktoré nájdeme v SMSS J2003-1142? Je na to niekoľko dôvodov.

Podľa našej hypotézy by jediná materská hviezda vytvorila všetky prvky pozorované v SMSS J2003-1142. Na druhej strane by trvalo oveľa, oveľa dlhšie, kým by sa tie isté prvky vyrobili iba zlúčením neutrónových hviezd. Ale tento čas by ani neexistoval tak skoro vo formácii galaxie, keď boli tieto prvky vyrobené.

Okrem toho dochádza k zlúčeniu neutrónových hviezd iba ťažké prvky, takže na vysvetlenie iných ťažkých prvkov, ako je vápnik, pozorovaných v SMSS J2003-1142, by sa museli objaviť ďalšie zdroje, ako napríklad bežná supernova. Tento scenár, hoci je možný, je komplikovanejší, a preto menej pravdepodobný.

Model magnetorotačných hypernov poskytuje nielen lepšie prispôsobenie údajom, ale môže tiež vysvetliť zloženie SMSS J2003-1142 prostredníctvom jedinej udalosti. Mohlo by to byť zlúčenie neutrónových hviezd spolu s magnetorotačnými supernovami, ktoré by mohli unisono vysvetliť, ako vznikli všetky ťažké prvky v Mliečnej dráhe.

David Yong , akademická, výskumná škola astronómie a astrofyziky, Austrálska národná univerzita a Gary Da Costa , emeritný profesor astronómie, Austrálska národná univerzita .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.