Учени изясниха как се формират "космическите фарове"

Учени установиха най-вероятния механизъм на избухване на свръхнови от типа Ia, служещи като своеобразни „космически фарове“ – инструменти за измерване на разстоянието до далечни обекти в Космоса и за определяне параметрите на Вселената, включително и скоростта на нейното разширение, се казва в статия, публикувана миналата седмица в сп. Nature.

Свръхновите са звезди, завършващи своята еволюция с мощен взрив, съпровождан от голямо отделяне на енергия и вещество. Яркостта на избухването може да съответства на яркостта на цяла галактика. Авторите на изследването показват, че най-вероятната причина за взрив на свръхнова от тип Ia е процесът по сливане на две бели джуджета – остатъци от „умиращи“ звезди.

„Важността на свръхнови от типа Ia за космологията е фактът, че те имат примерно еднаква светимост, а измервайки потока излъчване от свръхновата, може да се определи разстоянието до галактиката, в която тя се е взривила“, казва пред РИА Новости един от авторите на публикацията – докторът на науките Марат Гилфанов.

„Второ, тяхната светимост е много голяма, затова може да бъдат открити на много големи разстояния от Слънцето, сравними с размерите на видимата част от Вселената, затова за астрономите те са като много ярки свещи“, продължава ученият.

Едно от най-важните открития в съвременната космология, направено преди около 12 години, е фактът, че Вселената се разширява с ускорение. От тези данни е направен извод за съществуване на тайнствена тъмна енергия, която кара границите на нашата Вселена да се разширяват с ускорение.

Свръхновите от типа Ia играят голяма роля в еволюцията на галактиките. Техните взривове са „доставчици“ на енергия и тежки елементи в междузвездната среда. Така значителна част от желязото в нашата Галактика е произведена от свръхнови от типа Ia.

Все пак досега природата на тези обекти беше неясна. Повечето учени смятат, че те са резултат от термоядрен взрив на бели джуджета (звезди, на които термоядрените реакции са приключили и които са се свили до размери, 50-100 пъти по-малки от тези на Слънцето).

Много астрофизици са съгласни, че най-вероятната причина за взрива е превишаването от бялото джудже на предела на масата, наричан предел на Чандрасекар – маса 1,4 пъти по-голяма от слънчевата. Повече от 20 години обаче въпросът как става натрупването на масата на белите джуджета беше открит.

Астрофизиците разглеждат два сценария. В единия бялото джудже се намира в двойка с „нормална“ звезда. Веществото на такава звезда може да се „привлича“ от бялото джудже. При достигане на критичната маса в недрата на бялото джудже отново започват термоядрени реакции, които протичат във вид на мощен взрив – избухване на свръхнова от типа Ia. Процесът по падането на вещество на космическо тяло (звезда, галактика) се нарича акреция.

Вторият сценарий разглежда система от две бели джуджета. В този случай взривът е предизвикан от сливането на белите джуджета.

В продължение на много години акреционният сценарий се смяташе за най-вероятен, защото беше известно твърде малко за двойните системи, състоящи се от две бели джуджета. Причина за това е, че такива системи се откриват трудно, а не тяхната малобройност. Още една причина, заради която физиците му отдават предпочитание, е, че в рамките на този сценарий естествено се обяснява „стандартността“ на свръхновите, тъй като взривът става при достигане от белите джуджета на една и съща критична маса.

„Ние показваме, че в старите, така наречени елиптични галактики, акреционният сценарий не може да отговаря за повече от 5% от свръхновите от типа Ia. Обръщаме внимание на факта, че акрецията на веществото на бялото джудже неизбежно се съпровожда от отделяне на голямо количество енергия. В същото време електромагнитното излъчване на двойните системи, състоящи се от две бели джуджета, е малко. Използвайки този факт, можем за определим кой от двата сценария доминира", казва Гилфанов.

Сега единствената алтернатива на акреционния сценарий е сливането на бели джуджета в тесни двойни системи. Още една възможност – взривове на бели джуджета с малка маса, по-малка от предела на Чандрасекар, може да се реализира по принцип, но не обяснява наблюдаваните свойства на свръхновите. Затова полученият резултат означава, че най-вероятната причина за взрив на свръхнови в елиптичните галактики е сливането на бели джуджета.

„Именно като изключим акреционния сценарий на формиране на свръхнови от типа Ia в такива галактики, ние извеждаме сценария по сливането на две бели джуджета като най-вероятен“, заключава Гилфанов.