Některé hvězdy explodují z důvodů, kterým sotva rozumíme.
Nový výzkum naznačuje, že spouštěčem je neviditelný vetřelec.
Mezinárodní tým vědců zjistil, že primordiální černé díry (PBH) mohou zapálit bílé trpaslíky. Tento mechanismus promění standardní supernovy typu Ia v něco úplně jiného. Nebo možná něco známého, ale s neočekávaným důvodem pro spuštění.
Výsledky publikované v The Astrophysical Journal nabízejí řešení dlouhodobé chemické záhady. Složení Mléčné dráhy neodpovídá standardním modelům. Pokud ovšem nejsou zapojeny ty strašidelné černé díry.
Co jsou prvotní černé díry?
Toto nejsou černé díry, které najdete ve středu galaxie.
Primární černé díry jsou hypotetické pozůstatky raného vesmíru. Vznikly z fluktuací hmoty během kosmické inflace, krátce po velkém třesku.
Vědci je považují za kandidáty na roli temné hmoty. Neviditelná látka, která tvoří 90 % hmoty ve Vesmíru. Nevidíme je, ale víme, že pravděpodobně existují.
A možná právě teď létají mezi hvězdami.
Když se primární černá díra pohybuje vesmírem, může procházet hvězdou. Gravitace vytváří intenzivní slapové síly. V případě bílého trpaslíka – hustého tělesa o velikosti Země, které zbylo z hvězdy s nízkou hmotností – mohou být tyto síly katastrofické.
Tlak prudce stoupá. Termonukleární fúze začíná nekontrolovatelně. Bang. Supernova typu Ia.
Kontrola chemických otisků prstů
Tento výzkum vedl Shing-Chi Leung. Je členem fakulty na SUNY Polytechnic Institute a hostujícím vědeckým pracovníkem na Kabley Institute on the Physics and Mathematics of the Universe. Pracoval s Ken’ichi Nomoto, Alexander Kusenko a Tomoharu Suzuki.
Nevytvářeli jen teorie. Porovnávali modely s realitou.
Které supernovy odpovídají tomuto profilu?
Tým studoval pozůstatky jako Tycho, Kepler a 3G 397. Analyzovali blízké výbuchy, včetně SN 2011fe a SN 2012cg, a také starší události.
Výsledky byly úžasné. Výbuchy iniciované primárními černými dírami byly velmi podobné co do svítivosti a kinematiky standardním supernovám typu Ia. To je problém pro pozorovatele. Jak je rozlišit?
Podívejte se na zbytky.
Vědci analyzovali chemické bohatství v těchto zbytcích a v celé galaxii. Zaměřili se na radioaktivní izotopy, jako je Ni-56, a také na stabilní prvky, jako je mangan (Mn) a nikl (Ni).
“Naše práce naznačuje, že některé supernovy, které vidíme na obloze, mohou být výsledkem primordiálních černých děr… zanechávají v přírodě mnoho zajímavých stop.”
- Shing-Chi Leung
Tyto izotopy slouží jako indikátory. Odhalují hmotu a kovovost explodovaného bílého trpaslíka. „Metalicita“ zde odkazuje na množství těžších prvků přítomných při vzniku hvězdy. Toto je chronometr. Způsob, jak sledovat vesmírnou historii.
Chybějící složka galaxie
Tady to začíná být zajímavé.
Vzorce chemického obohacení Mléčné dráhy nedávaly smysl při použití pouze standardních modelů. Hvězdy vykazovaly trendy v elementárním množství, které nebylo možné vysvětlit normální rychlostí tvorby supernov.
Ale když vědci simulovali scénář s nenulovým zlomkem supernov typu Ia iniciovaných primordiálními černými dírami, matematika se sblížila.
Chemie galaxie se konečně srovnala.
Některé z těchto hvězdných výbuchů musí být způsobeny těmito neviditelnými předměty. I když samotné černé díry nevidíme, jejich vliv je zaznamenán ve hvězdách.
Proč je to důležité?
Nejde jen o nápravu chemické nerovnováhy. Jde o rozšíření našeho chápání vesmíru.
Pokud primordiální černé díry existují (a tato studie tuto hypotézu posiluje), nejsou to jen temná hmota. Jsou aktivními účastníky kosmického vývoje. Utvářejí chemické složení galaxií. Ovlivňují, které hvězdy přežijí a které explodují.
Tým plánuje kopat hlouběji. Příště chtějí pochopit, jak prvotní události černých děr ovlivňují celkovou populaci supernov. Jaké bude kumulativní tempo? Jak často se to stává ve srovnání se standardními modely?
Stále nemáme přímou detekci. Jejich přítomnost usuzujeme z jizev, které zanechávají na umírajících hvězdách.
Ale jizvy jsou skutečné. Chemické otisky nelžou.
Někde ve vesmíru se temnotou unáší černá díra. Když prochází bílým trpaslíkem, čeká na zapálení jiskry, která osvětlí galaxii.
Právě se učíme číst kouř.
