Втікачі зірки: як злиття білих карликів народжує космічних втікачів і змінює наше розуміння наднових
Всесвіт сповнений сюрпризів, і кожен раз, коли ми думаємо, що розгадали чергову загадку, вона підносить нам щось нове і захоплююче. Недавнє дослідження, опубліковане в Nature Astronomy, стало саме таким моментом. Вчені виявили, що деякі найшвидші зірки, коли-небудь помічені в нашій Галактиці – надшвидкісні білі карлики – можуть виникнути в результаті надзвичайно незвичного процесу: подвійного детонаційного злиття двох білих карликів. І це відкриття не тільки проливає світло на походження цих космічних “втікачів”, але й ставить під сумнів наші уявлення про наднові типу Ia, які, як ми вважали, є стандартними “свічками” для вимірювання відстаней у Всесвіті.
Як людина, яка роками захоплюється астрофізикою і спостерігає за розвитком науки, я завжди дивувався складності і елегантності процесів, що відбуваються в космосі. Ідея про те, що зірки можуть “втекти” від своєї галактики зі швидкістю, що перевищує 2000 кілометрів на секунду, здається неймовірною. Це так, ніби автомобіль раптом розвинув швидкість, що перевищує швидкість звуку, і вилетів у невідомому напрямку. Але саме такі події відбуваються в космосі, і вивчення їх допомагає нам краще зрозуміти фундаментальні закони природи.
Що таке білі карлики і чому їх швидкість так важлива?
Перш ніж зануритися в деталі відкриття, давайте розберемося, що таке білі карлики. Це кінцева стадія еволюції зірок, подібних до нашого Сонця. Коли зірка вичерпує своє ядерне паливо, вона починає стискатися під власною гравітацією. Якщо маса зірки не перевищує певної межі (межа Чандрасехара), вона перетворюється на білий карлик – компактний, Гарячий об’єкт, що складається переважно з вуглецю та кисню.
Білі карлики – це” останки ” зірок, своєрідні космічні зомбі, повільно остигають і тьмяніють протягом мільярдів років. Вони надзвичайно щільні: чайна ложка речовини білого карлика важить кілька тонн. Саме їх щільність і компактність роблять їх цікавими для вивчення.
Але що робить супершвидкісні білі карлики особливими? Їх швидкість. Більшість зірок рухаються в галактиці разом з рештою зірок, обертаючись навколо центру галактики. Але надшвидкісні білі карлики-це винятки з цього правила. Вони рухаються з такою швидкістю, що їх гравітаційне тяжіння Чумацького Шляху не може їх утримати, і вони “втікають” у міжгалактичний простір.
Подвійне детонаційне злиття: ключ до розуміння походження “втікачів”
Традиційно вважалося, що надшвидкісні білі карлики виникають в результаті гравітаційної взаємодії з іншими зірками або в результаті вибухів наднових. Однак жоден із цих сценаріїв повністю не пояснював спостережуваних швидкостей та властивостей цих зірок.
Нове дослідження пропонує зовсім інший механізм: подвійне детонаційне злиття. Цей процес починається з того, що два білих карлика зближуються один з одним. Коли вони стають досить близькими, їх гравітація починає порушувати структуру одного з них, частково руйнуючи його. Потім, в результаті складної ланцюгової реакції, відбувається подвійна детонація: спочатку відбувається детонація вуглецю, а потім – детонація кисню.
Ця подвійна детонація призводить до викиду величезної кількості енергії, яка виштовхує залишки злиття в космос на надшвидкісних швидкостях. При цьому, в залежності від умов, може утворитися не тільки надшвидкісна зірка, але і потужний вибух наднової типу Ia.
Як це відкриття змінює наше розуміння наднових типу Ia?
Наднові типу Ia відіграють важливу роль у сучасній астрономії. Вони використовуються як” стандартні свічки ” для вимірювання відстаней у Всесвіті. Принцип простий: якщо ми знаємо, наскільки яскравою повинна бути наднова типу Ia, ми можемо оцінити її відстань до нас, просто вимірявши її видиму яскравість.
Однак нове відкриття ставить під сумнів цю концепцію. Якщо наднові типу Ia можуть виникнути в результаті подвійного детонаційного злиття, то їх характеристики можуть відрізнятися від тих, які ми очікуємо від “стандартних” наднових. Це може призвести до систематичних помилок у вимірах відстані у Всесвіті.
Більше того, відкриття подвійного детонаційного злиття відкриває нові можливості для вивчення вибухових процесів у космосі. Наднові типу Ia, що виникають в результаті цього процесу, можуть мати унікальні властивості, які можуть допомогти нам краще зрозуміти фізику вибухів зірок.
Що далі?
Дослідження, проведене дослідниками Техніона, Потсдамського університету та Інституту астрофізики Макса Планка, є лише першим кроком до розуміння походження надшвидкісних білих карликів та наднових типу Ia. У майбутньому вченим належить провести подальші дослідження, щоб підтвердити і уточнити запропонований механізм.
Особливу роль в цьому можуть зіграти дані, отримані в рамках місії Gaia. Gaia-це космічний телескоп, який створює тривимірну карту Чумацького Шляху, вимірюючи положення та швидкості мільйонів зірок. Аналіз даних Gaia може допомогти виявити більше надшвидкісних білих карликів та вивчити їх розподіл у галактиці.
Крім того, необхідно провести подальші комп’ютерні моделювання, щоб більш детально вивчити процес подвійного детонаційного злиття і передбачити характеристики наднових, що виникають в результаті цього процесу.
На закінчення, відкриття надшвидкісних білих карликів і запропонований механізм їх утворення – це захоплююча подія в сучасній астрономії. Воно не тільки проливає світло на походження цих космічних “втікачів”, але і ставить під питання наші уявлення про наднових типу Ia і відкриває нові можливості для вивчення вибухових процесів в космосі. Як людина, яка захоплюється наукою, я з нетерпінням чекаю нових відкриттів і сподіваюся, що в майбутньому ми зможемо ще краще зрозуміти таємниці Всесвіту.
