Астрофизики обновили модели сверхновых и выяснили химический состав скопления Персея

Скопление Персея включает более тысячи галактик. Они находятся в облаке перегретого газа, который называют внутрископленческой средой. Этот газ светится в рентгеновском диапазоне и сохраняет химические следы взрывов сверхновых за миллиарды лет. Ранее данные космического телескопа HITOMI (Astro-H) показали, что прежние теоретические модели звездной эволюции ошибаются. Концентрация кремния, серы, аргона и кальция в газе не совпадала с тем, как, по расчетам ученых, должны жить и умирать звезды массой от десяти солнечных. Из-за этого исследователям пришлось перестроить модели эволюции звезд с нуля.

Над задачей работали Кэнъити Номото из Токийского университета и Института физики и математики Вселенной имени Кавли, Синг-Чи Люн из того же института и Аврора Симионеску из Нидерландского института космических исследований. В первой статье они предложили новые модели массивных звезд, которые точно совпали с реальным химическим составом скопления Персея по кремнию, сере, аргону и кальцию.

Затем ученые расширили исследование и создали каталог моделей звезд массой от 15 до 60 солнечных. Они учли разную металличность — первоначальный химический состав звезды, который зависит от времени ее появления во Вселенной. Исследователи пропустили этот каталог через алгоритмы химической эволюции галактик и восстановили историю длиной более десяти миллиардов лет. Она показывает, как сверхновые сформировали современный химический состав скопления.

В третьей статье авторы рассмотрели экстремальный сценарий, когда сверхновая взрывается и выпускает биполярный джет. Это происходит, когда звезда вращается. В результате образуется нейтронная звезда или черная дыра, которая быстро вращается — так называемый коллапсар. В аккреционном диске вокруг этих объектов возникает магнитовращательная неустойчивость, и она выбрасывает мощную струю энергии в оставшуюся звездную оболочку.

Многомерные симуляции показали, как джет прорывается наружу и вызывает взрыв. Ученые обнаружили, что в таких условиях образуется много цинка. По его количеству астрономы смогут выяснить, какая доля подобных экстремальных событий происходила в ранней Вселенной.

В будущем команда планирует изучить, как новые модели влияют на химическую эволюцию Млечного Пути. Это поможет понять демографию сверхновых и звездные популяции в нашей галактике. Также исследователи ждут данные с рентгеновского телескопа XRISM, чтобы изучить состав других галактических скоплений.

Фото ESA