Звезда разорвалась до костей: астрономы поймали момент сотворения Вселенной — в недрах мёртвой звезды

Астрономы впервые смогли рассмотреть внутренние слои массивной звезды в момент её гибели. Уникальное наблюдение сверхновой SN2021yfj, описанное в журнале Nature, дало редкую возможность проверить теории о том, как рождаются химические элементы, из которых состоит наша Вселенная.

Как звёзды создают элементы

Основой жизни звезды является термоядерный синтез: лёгкие элементы соединяются в более тяжёлые, выделяя энергию.

• сначала водород превращается в гелий;
• позже появляются углерод и кислород;
• самые массивные звёзды доходят до синтеза кремния и железа.

Каждый цикл протекает быстрее предыдущего: если водородное "топливо" горит миллионы лет, то кремний выгорает всего за несколько дней. В итоге звезда приобретает структуру, напоминающую слоёный пирог, где каждый слой соответствует определённому элементу.

Что делает сверхновую 2021yfj особенной

Во время взрыва сверхновых мы обычно видим внешние оболочки — водородные или гелиевые слои. Но в случае SN2021yfj астрономы впервые обнаружили материал, происходящий из кремниевого слоя, расположенного прямо над железным ядром.

Это удивительно: кремний формируется всего за месяцы до гибели звезды, и обычно у него нет времени "вынестись" наружу. Остаётся загадкой, как звезда потеряла все внешние оболочки.

Наиболее вероятное объяснение — участие звезды-компаньона. Её гравитация могла "сдёрнуть" верхние слои, обнажив глубинный кремний.

Коллапс и взрыв

Когда в ядре накапливается железо, реакции перестают выделять энергию. Под собственной гравитацией ядро коллапсирует, и в момент "отскока" наружу выбрасываются огромные массы вещества. Так рождается сверхновая.

В зависимости от массы ядра результат разный:

• менее массивное ядро превращается в нейтронную звезду;
• более тяжёлое — в чёрную дыру.

Почему это важно для нас

Наблюдение подтвердило, что именно взрывы сверхновых являются главными "фабриками" элементов:

• кислород, неон, магний, сера — продукт коллапсирующих звёзд;
• углерод и азот рождаются в менее массивных светилах;
• золото и другие тяжёлые элементы формируются при слиянии нейтронных звёзд.

Иными словами, каждый атом в нашем теле — наследие звёздных катастроф.

Взгляд в прошлое Вселенной

Когда Вселенная только появилась, в ней почти не было тяжёлых элементов. Первые поколения звёзд горели ярче и быстрее, оставляя после себя более "бедный" химический мир. Только благодаря миллиардам взрывов сверхновых появились условия для формирования планет и жизни.

Поэтому изучение SN2021yfj помогает понять не только внутреннюю кухню звёзд, но и то, почему наш мир выглядит именно так, как выглядит.

Уточнения

Звезда́ - массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа и плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции.