Некоторые звезды взрываются по причинам, которые мы едва ли понимаем.
Новые исследования предполагают, что триггером выступает невидимый непрошенный гость.
Международная команда ученых обнаружила, что первичные черные дыры (ПЧД) могут воспламенять белые карлики. Этот механизм превращает стандартные сверхновые типа Ia в нечто совершенно иное. Или, возможно, в нечто привычное, но с неожиданной причиной запуска.
Результаты, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal, предлагают решение давней химической загадки. Состав Млечного Пути не совпадает со стандартными моделями. Если, конечно, в дело не вмешиваются эти призрачные черные дыры.
Что такое первичные черные дыры?
Это не те черные дыры, которые можно найти в центре галактики.
ПЧД — это гипотетические реликты ранней Вселенной. Они образовались из флуктуаций материи во время космической инфляции, вскоре после Большого взрыва.
Ученые рассматривают их как кандидатов в роль темной материи. Невидимой субстанции, составляющей 90% массы во Вселенной. Мы не можем их увидеть, но знаем, что они, возможно, существуют.
И возможно, прямо сейчас они пролетают сквозь звезды.
Когда ПЧД движется через космос, она может пройти сквозь звезду. Гравитация создает интенсивные приливные силы. В случае с белым карликом — плотным телом размером с Землю, оставшимся от звезды низкой массы, — эти силы могут оказаться катастрофическими.
Давление резко возрастает. Термоядерный синтез запускается неконтролируемо. Бабах. Сверхновая типа Ia.
Проверка химических отпечатков
Руководил этим исследованием Шинг-Чи Леунг (Shing-Chi Leung). Он является преподавателем в Политехническом институте SUNY и visiting associate scientist в Институте Кабли по физике и математике Вселенной. Он работал вместе с Кенъити Номото (Ken’ichi Nomoto), Александром Kusenko (Alexander Kusenko) и Томохару Судзуки (Tomoharu Suzuki).
Они не просто строили теории. Они сравнивали модели с реальностью.
Какие сверхновые подходят под этот профиль?
Команда изучила остатки, такие как Тихо (Tycho), Кеплер (Kepler) и 3G 397. Они анализировали близкие взрывы, включая SN 2011fe и SN 2012cg, а также более старые события.
Результаты были поразительными. Взрывы, инициированные ПЧД, по светимости и кинематике очень напоминали стандартные сверхновые типа Ia. Это проблема для наблюдателей. Как их отличить?
Смотреть на остатки.
Исследователи проанализировали химическое богатство в этих остатках и по всей галактике. Они сфокусировались на радиоактивных изотопах, таких как Ni-56, а также на стабильных элементах, таких как марганец (Mn) и никель (Ni).
«Наша работа предполагает, что некоторые сверхновые, которые мы видим на небе, могут быть результатом действия ПЧД… они оставляют много интересных следов в природе».
— Шинг-Чи Леунг
Эти изотопы служат трассерами. Они раскрывают массу и металличность взорвавшегося белого карлика. Под «металличностью» здесь подразумевается количество более тяжелых элементов, присутствовавших при формировании звезды. Это хронометр. Способ проследить космическую историю.
Недостающий ингредиент галактики
Вот тут становится интересно.
Шаблоны химического обогащения Млечного Пути не имели смысла при использовании исключительно стандартных моделей. Звезды демонстрировали тренды обилия элементов, которые нельзя было объяснить обычными темпами образования сверхновых.
Но когда исследователи смоделировали сценарий с ненулевой долей сверхновых типа Ia, инициированных ПЧД, математика сходится.
Химия галактики наконец совпала.
Часть этих звездных взрывов должна быть вызвана этими невидимыми объектами. Даже если мы не можем увидеть сами черные дыры, их влияние записано в звездах.
Почему это важно
Это не просто вопрос исправления химического дисбаланса. Речь идет о расширении нашего представления о Вселенной.
Если ПЧД существуют (и это исследование укрепляет эту гипотезу), они не просто темная материя. Они активные участники космической эволюции. Они формируют химический состав галактик. Они влияют на то, какие звезды выживают, а какие взрываются.
Команда планирует копнуть глубже. В следующий раз они хотят понять, как события, инициированные ПЧД, влияют на общую популяцию сверхновых. Каковы будут совокупные темпы? Как часто это происходит по сравнению со стандартными моделями?
У нас все еще нет прямого обнаружения. Мы делаем выводы об их присутствии по рубцам, которые они оставляют на умирающих звездах.
Но рубцы реальны. Химические отпечатки не врут.
Где-то в пространстве черная дыра дрейфует сквозь темноту. Проходя сквозь белый карлик, она ждет момента, чтобы разжечь искру, которая осветит галактику.
Мы лишь учимся читать дым.
