Астрофизики разработали новые модели эволюции массивных звезд и продемонстрировали, как их состав и оболочка влияют на параметры вспышек сверхновых.
Астрофизики приблизились к пониманию процессов, которые происходят внутри массивных звезд перед их превращением в сверхновые. Новое исследование выявило, как химический состав и структура внешней оболочки определяют силу и яркость взрыва. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Большинство сверхновых типа II формируется в результате коллапса ядра массивной звезды, которая исчерпала запасы водорода и начинает синтезировать более тяжелые элементы. На завершающем этапе эволюции ядро теряет способность удерживать свою массу, что приводит к катастрофическому сжатию и мощному взрыву, способному на протяжении месяцев затмить свет целой галактики.
Исследователи провели анализ эволюции массивных звезд и установили, что ключевую роль играет металличность — доля элементов, более тяжелых, чем водород и гелий. Модели показали, что звезда должна обладать металличностью не ниже одной десятой от солнечной, чтобы преобразоваться в красный сверхгигант. При снижении этого показателя звезда сохраняет компактность и остается голубым сверхгигантом.
Размер звезды в финальной стадии главной последовательности определяет, насколько значительно расширится ее оболочка. У более «металличных» звезд радиус увеличивается сильнее, что ослабляет гравитационное притяжение внешних слоев, и звездные ветры начинают активно уносить массу в окружающее пространство. Эти процессы могут оказывать влияние на тип предстоящей сверхновой.
Почему вспышки сверхновых выглядят по-разному
Ученые впервые использовали двумерные радиационно-гидродинамические модели для анализа так называемого прорыва ударной волны — момента, когда энергия взрыва достигает поверхности звезды.
Симуляции продемонстрировали, что расширенные оболочки красных сверхгигантов способны создавать более слабые и продолжительные вспышки. На их форму также воздействует плотность околозвездной среды и так называемые радиационные предвестники — потоки излучения, возникающие до выхода ударной волны. Они способны смещать фотосферу наружу и замедлять видимое начало взрыва.