Астрофизики пришли к выводу, что отгоревшие звёзды могут взрываться подобно атомным бомбам. Всему виной уран, накапливающийся в их недрах.
В недрах отгоревших звёзд может скапливаться своего рода урановый снег. Из-за него мёртвые светила могут взрываться подобно атомным бомбам, считают астрофизики из США.
Мы подробно рассказывали, что такое белые карлики. Напомним, что это звёзды, израсходовавшие "топливо". Они состоят из "пепла" термоядерных реакций, происходивших в звезде: кислорода, углерода, неона и так далее. В условиях, существующих в недрах белого карлика, эти элементы не могут вступить в новые термоядерные реакции. Поэтому всё, что остаётся такому светилу, – медленно остывать.
Правда, всё изменится, если белый карлик существенно нарастит массу. Он может сделать это, если у него есть близкий спутник. Если этот компаньон – обычная звезда, то белый карлик будет высасывать из неё материю своей гравитацией. Если же это другой белый карлик, то два собрата рано или поздно столкнутся и сольются.
Если белый карлик прибавит в весе первым или вторым путём и его масса превысит некоторый предел, его ждёт термоядерный взрыв. Он разнесёт бывшую звезду в пыль. Астрономам такие катаклизмы известны как вспышки сверхновых типа Ia.
Но всё это возможно только в том случае, если у белого карлика есть близкая звезда-спутник. Если же он коротает своё звёздное посмертие в гордом одиночестве, то ему не грозит ничего, кроме постепенного остывания.
Во всяком случае, так считалось до сих пор. Однако теперь астрофизики предложили новую теорию. По их расчётам, иногда и одиночный белый карлик может взорваться как сверхновая Ia.
Дело вот в чём. По мере остывания белого карлика вещество в его недрах из газа превращается в кристаллы. Хотя температура всё ещё измеряется миллионами градусов, она уже не может противостоять огромному давлению в центре бывшей звезды, которая по массе сравнима с Солнцем, а по размеру – с Землёй. И первыми затвердевают самые тяжёлые элементы, такие как уран.
Компьютерное моделирование показывает, атомы урана (обозначены оранжевым) собираются в кристаллическую решётку в окружении атомов жидкого углерода и кислорода (обозначены белым).
Иллюстрация C. J. Horowitz, M. E. Caplan/Physical Review Letters (2021).
Разумеется, в процентном отношении содержание таких элементов в белом карлике ничтожно. Но когда весь уран бывшей звезды кристаллизуется и под действием гравитации собирается в её центре, ситуация может стать в буквальном смысле взрывоопасной. Авторы нового исследования рассчитали, что в некоторых условиях при этом может образоваться критическая масса урана. Тогда произойдёт ядерный взрыв.
Он послужит спусковым крючком для термоядерных реакций, которые в ином случае не начались бы. Всё случится как в изготовленных человеком водородных бомбах, где небольшой ядерный заряд служит детонатором термоядерного взрыва. А термоядерный взрыв белого карлика – это и есть сверхновая типа Ia.
Пока построения авторов остаются гипотетическими. Реалистичность новой модели ещё предстоит проверить. Неясно, например, будет ли скопившийся в недрах небесного тела уран достаточно чистым, чтобы взорваться. Физики продолжают работу, чтобы выяснить это.
Астрономов, естественно, интересует вопрос, можно ли отличить такую вспышку сверхновой типа Ia от классической. Ведь подобные необычайно яркие взрывы наблюдаются на огромных расстояниях. Со времён изобретения телескопа мы видели их только в других галактиках, но не в нашей. Разумеется, на таких дистанциях наблюдатели не могут разглядеть белый карлик до вспышки и понять, был ли у него спутник.
Исследователи надеются, что вспышки "урановых" сверхновых всё же будут чем-то отличаться от обычных. Но чтобы установить, чем именно, предстоит проделать ещё много расчётов.
Если смелая гипотеза о взрыве одиночных белых карликов подтвердится, это будет новый и очень интересный пункт в списке катаклизмов, сотрясающих космос, который когда-то казался человечеству мирным и неизменным.
Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.
К слову, ранее мы рассказывали о том, что теоретически существует ещё один механизм взрыва одиночных белых карликов. Правда, он может реализоваться лишь в очень далёком будущем Вселенной, когда не останется даже чёрных дыр.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
