Загадочные сверхновые алхимики Вселенной

Отечественные астрофизики обнаружили, что после взрыва сверхновой SNR 1987a остатки этого объекта поддерживали светимость за счет большого количества радиоактивного титана. Такого не могли даже и предположить — считалось, что данного элемента в объекте, оставшемся после трансформации звезды, должно быть во много раз меньше. Как же так получилось?

Сверхновые звезды являются своеобразными алхимиками Вселенной — они создают все обилие тяжелых элементов за краткое время финала их эволюции. Данный факт безусловно является признанным, но детали процессов рождения тяжелых элементов при взрывах таких звезд все еще далеки от конкретного понимания. Происходит это потому, что до сих пор факты наблюдений не так многочисленны, как того хотелось бы, для создания теории этих поистине чудовищных, превосходящих всякое воображение взрывов.

Читайте также: Серебро и золото куют разные звезды

Имеющиеся наблюдения убеждают ученых в том, именно сверхновые звезды — те самые алхимические "тигли", в которых синтезируются в термоядерных процессах тяжелые элементы. Свечение взрыва сверхновой и ее остатков после взрыва дают важнейшую информацию о вселенском преобразовании материи.

Долговременный массив данных космической обсерватории "Интеграл" за 2003-2011 годы служит ученым для познания этих сложнейших процессов. За время осуществления сверхдолгих наблюдений Большого Магелланова Облака с помощью обсерватории "Интеграл" накоплены сведения, помогающие разобраться в таинственных далеких от Земли взрывных процессах — в них обнаруживается каждая сверхновая, а исследование ее послесвечения помогает понять то, что происходит при взрывах на сверхновых звездах.

Коллектив исследователей-астрофизиков из Института космических исследований РАН под руководством Сергея Гребенёва обратил пристальное внимание на район вспышки сверхновой SN 1987A, удаленной от Земли на 168 тысяч световых лет. Ученые обнаружили в жестком рентгеновском излучении остатков этого объекта спектральные линии, соответствующие радиоактивному распаду неустойчивого радиоактивного титана-44 на энергиях 67,9 и 78,4 кэВ. На иллюстрации данного события, представленного NASA, ESA, P. Challis, R. Kirshner, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, хорошо заметна кольцевая структура материала, окружающая остатки SNR 1987a, которая поддерживает светимость за счет распада необъяснимо большого количества радиоактивного титана.

Известно, что обычно основная часть энергии в остатках сверхновой в течение первых нескольких лет выделяется за счет распада радиоактивного кобальта-56 и его 57-го "сородича". А затем остатки почти целиком начинают излучать в линии, соответствующей распаду титана-44, который затем превращается в более стабильный изотоп кальций-44.

Потоки излучения, измеренные космической обсерваторией "Интеграл" на указанных энергиях, были весьма значительны! Это свидетельствует о том, что энергия распада радиоактивного титана-44 эффективно обеспечивала подогрев остатков в последующие годы. Оценка начальной массы титана-44 в остатках сверхновой оказалась равной 3,1•10^-4 массы Солнца, что примерно в 103 раза больше общей массы Земли. Этот расчет очень близок к верхней границе теоретически предсказанного интервала величин.

На предварительном этапе первоначальные теоретические расчеты показывали, что масса титана в этой сверхновой должна быть в 1,5-3 раза меньше — около 1•10^-4 солнечных масс. В объяснении столь резкого несоответствия специалисты предельно осторожны в оценках. На их взгляд, причиной расхождений может быть индивидуальность, своеобразие конкретного взрыва SN 1987A, либо в варианте используемой теоретической модели не учтены некие значимые факторы.

По-видимому, избыточное, по мнению ученых, количество радиоактивного титана-44 свидетельствует о том, что те пока что не вполне поняли особенности термоядерных реакций (их скорость и наработку тяжелых элементов) в недрах звезд, и требуется изучить их более глубоко. Ведь именно в глубинных "тиглях" сверхновых звезд порождается бóльшая часть элементов тяжелее лития, обнаруживаемых во Вселенной! Благодаря этому стало возможным, строго говоря, не только появление жизни на Земле, но и само возникновение Земли и богатых металлами светил, подобных нашему Солнцу.

Если имеющиеся ныне модели сверхновых несовершенны — то из-за того, что наблюдательные данные об этих явлениях весьма скудны, поэтому модельные интерпретации сравнительно просты. Им предстоит стать сложнее и совершеннее по мере развития теоретических представлений об эволюции и взрывах сверхновых.

Читайте также: Тайна взрыва сверхновых раскрыта

Однако, можно с уверенностью сказать, что отсутствие наблюдений подобного рода в ближних галактических окрестностях — это большое счастье для Земли и ее биоты, потому что мощные излучения при взрывах сверхновых звезд способны погубить легко уязвимые формы жизни, подобные земной.