Антивеществом попахивает

Ученые предложили новую гипотезу, объясняющую природу аномальной сверхновой SN 2006gy, максимум абсолютной оптической яркости которой впятеро выше, чем у любой другой сверхновой.

Ученые предложили новую гипотезу, объясняющую природу аномальной сверхновой SN 2006gy. Она расположена в галактике NGC 1260, удаленной от Земли на 240 млн. световых лет. Ее вспышку 18 сентября 2006 года зарегистрировали астрономы, работавшие на 360-сантиметровом телескопе CFHT, расположенном на Гавайях. По многим спектральным характеристикам SN 2006gy похожа на сверхновые типа Ia, которые астрономы интенсивно изучают с тридцатых годов двадцатого века. Однако максимум ее абсолютной оптической яркости (пиковое значение мощности светового излучения) по крайней мере впятеро превысил соответствующий показатель не только ранее наблюдавшихся сверхновых этого типа, но и любых сверхновых вообще.

Этот результат стал астрономической сенсацией. Дело в том, что разброс максимальных значений абсолютной яркости уже известных сверхновых типа Ia не превышает сорока процентов от среднего значения, которое в 4 млрд. раз больше яркости Солнца. Именно по этой причине их уже давно используют в качестве стандартных "свечей", позволяющих определять расстояния до очень удаленных галактик. В частности, с их помощью в конце прошлого десятилетия астрономы доказали, что скорость расширения нашей Вселенной не падает, как ранее считалось, а, напротив, возрастает.

Эту особенность сверхновых Ia объясняют особым механизмом их рождения. Они вспыхивают в двойных звездных системах, состоящих из белого карлика и расположенной неподалеку более массивной звезды, обычно красного гиганта. Белый карлик притягивает плазму из атмосферы звезды-соседки и осаждает ее на свою поверхность (этот процесс называется аккрецией). В результате масса карлика постепенно растет и в конце концов приближается к границе, за которой его ядро теряет стабильность. Эта величина, так называемый предел Чандрасекара, составляет примерно 1,4 массы Солнца. По достижении предела Чандрасекара разбухший карлик сжимается под действием тяготения, его сердцевина разогревается, и там начинается цикл термоядерных реакций, которые в конце концов приводят к синтезу радиоактивного изотопа никеля с атомным весом 56. На этой стадии ядро карлика взрывается и рождает облако никеля-56 с примесью других изотопов. Никель-56 переходит в радиоактивный кобальт-56, а тот - в стабильный изотоп железа с тем же атомным весом (сверхновые этого типа как раз и служат космическими "фабриками" железа). В ходе этих реакций генерируется интенсивное гамма-излучение, которое нагревает внешние слои взорвавшейся звезды и заставляет их интенсивно светиться в рентгеновском и видимом диапазоне.

Поскольку массы всех сверхновых типа Ia примерно одинаковы, максимальные значения их яркости мало отличаются друг от друга. Напротив, сверхновые типа II вспыхивают в результате гравитационного коллапса ядер массивных звезд, которые по габаритам могут отличаться друг от друга в несколько раз (средние значения не превышают двадцати солнечных масс). Так что сверхновым этого семейства положено взрываться с разной силой, что на деле и происходит. Однако SN 2006gy в эту группу явно не вписывается ни по спектральным характеристикам, ни по максимуму абсолютной яркости.

Астрономы сначала объяснили аномально высокую светимость SN 2006gy тем, что превратившийся в нее белый карлик взорвался не из-за аккреции вещества красного гиганта, а благодаря прямому столкновению с его ядром. Такие столкновения в принципе возможны, хотя и очень редки, так что не приходится удивляться, что до сих пор столь яркие сверхновые типа Ia еще не наблюдались. Однако теперь группа ученых во главе с астрономом из Калифорнийского университета Натаном Смитом (Nathan Smith) предложила другую гипотезу. Они проанализировали спектр излучения SN 2006gy на разных частотах и пришли к заключению, что ее полная мощность могла превысить норму в несколько десятков раз. По их мнению, белый карлик не может взорваться с такой силой ни при каких обстоятельствах. Кроме того, в спектре SN 2006gy не найдено того рентгеновского излучения, которое считается типичным спутником взрывов сверхновых типа Ia (точнее, столкновение карлика и соседней звезды должно было бы дать тысячекратно более мощный поток рентгеновских лучей по сравнению с тем, который зафиксировала обсерватория "Чандра").

Астрономы из группы Смита полагают, что SN 2006gy следует отнести к новой разновидности сверхновых, которая до сих пор существовала лишь в теории. Расчеты показывают, что звезды-исполины с массами от 140 до 250 солнечных масс взрываются по совершенно особому сценарию. Так, видимо, погибла и SN 2006gy, чья масса в полтораста раз превышала солнечную.

Принято считать, что звезды массой в двадцать-тридцать солнечных быстро сжигают свое термоядерное топливо, коллапсируют и превращаются в черные дыры, тогда как коллапсирующие звезды меньшей массы дают начало нейтронным звездам. Однако теоретические расчеты показывают, что самые массивные звезды должны кончать свою жизнь иначе. Температура их ядер повышается настолько, что уже после сгорания углерода, но еще до завершения цикла реакций термоядерного синтеза там возникает высокоэнергетичное гамма-излучение, кванты которого при столкновениях превращаются в электронно-позитронные пары, а возможно, и в более тяжелые частицы и античастицы. Поскольку в итоге плотность гамма-излучения уменьшается, внешние слои звезды, которые ранее сдерживались его давлением, падают к ее центру. Этот процесс, так называемая имплозия, еще больше разогревает недра звезды и запускает цепочку быстропротекающих термоядерных реакций, которые приводят к синтезу ряда тяжелых элементов, в том числе и никеля-56 (расчеты показывают, что его масса может составить до 15% первоначальной массы звезды, то есть в данном случае - двадцать солнечных масс). В результате этих процессов давление в звездном ядре вновь подскакивает, и оно взрывается, не успев сколлапсировать в черную дыру.

- Из журнала "Компьютерра"