Астрофизикам удалось разгадать загадку, которая грозила уничтожить наши представления о расширяющейся Вселенной. Ученые объяснили, почему сверхновые, по которым они пытались выяснить расстояния до далеких объектов, иногда выбиваются из стандартных параметров.
Ученым стала чуть более ясна природа одного из самых известных астрономических явлений, без которого было бы сложно определять расстояния во Вселенной, -- сверхновых. Точнее, астрофизики прояснили природу нашего восприятия этих явлений.
Главное -- не перебрать
Сверхновая, как известно, не объект, а процесс. Это завершающий этап эволюции массивных звезд, сопровождающийся самыми яркими вспышками на небе. Правда, происходят такие события крайне редко -- примерно раз в несколько сотен лет на триллион звезд. Среди многообразия подобных катастрофических явлений астрономы особо ценят взрывы, отличающиеся одинаковой мощностью и характерным угасанием блеска. Относительно легкие звезды типа Солнца перед гибелью сбрасывают свою оболочку, образуя планетарные туманности. В центре таких туманностей остается сверхплотный белый карлик, состоящий из вырожденного вещества, где не протекают термоядерные реакции. Если рядом с белым карликом осталась звезда-соседка, она своим присутствием способна «добить» уже умершую звезду и превратить ее смерть в феерическое зрелище. Добивание происходит так: звезда, гравитационно связанная с белым карликом, в какой-то момент начинает проливать на его поверхность свое вещество, заставляя его разогреваться и светить в рентгеновском диапазоне. Процесс не может продолжаться бесконечно: в определенный момент «терпению» карлика приходит конец. Когда масса карлика превышает 1,44 массы Солнца (предел Чандрасекара), он сжимается до зажигания термоядерных реакций, и происходит взрыв вселенского масштаба. Такие вспышки принято называть сверхновыми типа Ia.
Стандартные свечи
Нестандартный стандарт
Белые карлики, из которых вспыхивают сверхновые, имеют различный химический состав, поэтому, опасаются ученые, мощность вспышек должна лишь примерно соответствовать 1036 ватт. И действительно, последние наблюдения за сверхновыми Ia показали, что взрываются они не совсем одинаково. По допплеровскому сдвигу линий удалось выяснить, что некоторые сверхновые разлетаются со скоростью в 1,5 раза большей, чем обычно, что может указывать на несколько большую энергетику процесса. Если это так, то как о точных измерителях расстояний о сверхновых Ia ученым следовало бы забыть. Однако Кеичи Маеда из Университета Токио и Даниель Казен из Беркли в статье в Nature успокоили астрономов.
К Земле передом, к Вселенной -- задом
Ученые показали, отчего возникает разница в наблюдаемых скоростях разлета вещества у разных сверхновых. Превысив критическую массу, белый карлик может взорваться несимметрично: термоядерное горение может начаться с одной стороны, с которой разлет вещества, соответственно, начнет происходить быстрее. А то, какую скорость разлета видит наблюдатель на Земле, зависит от того, каким боком к нам ориентирована сверхновая.
Полученный вывод вполне согласуется с существующими моделями взрыва белых карликов. Внутри разогретого карлика возникают конвекционные потоки, так что первые термоядерные реакции зажигаются слегка в стороне от центра карлика. Этот сдвиг приводит к куда большей разбалансировке дальнейшего катастрофического взрыва, который выходит с одной стороны поверхности в виде грибообразной шляпки. Маеда с коллегами проанализировал остатки от взрывов сверхновых Ia, уже успевших разлететься и стать полупрозрачными. Ученым стало ясно, что объекты, которые казались разлетавшимися быстрее, смотрели на Землю выпуклой частью. Поэтому вера астрономов в сверхновые типа Ia как в стандартные свечи Вселенной устояла. «Так что космологи, и это приятная новость, могут продолжать наблюдать множество сверхновых и просто усреднять их по углу зрения. А наше представление о расширяющейся Вселенной из-за этих различий не поколебалось», -- пояснили авторы работы.
