Рванет или нет: сверхновые можно предсказывать по изменению типа нейтрино
Физики выяснили, что сверхбыстрая смена типа нейтрино решает, взорвется ли массивная звезда как сверхновая. Группа исследователей из Университета Васэда в Токио под руководством Рюитиро Акахо опубликовала результаты этой работы в журнале Physical Review Letters.
Когда массивная звезда сжигает ядерное топливо, ее ядро сжимается из-за гравитации, и в центре появляется горячий и плотный объект — протонейтронная звезда. Когда материя падает внутрь, возникает ударная волна, которая заставляет звезду разлететься на части, если получает достаточно энергии. Основную энергию этой волне передают нейтрино, которые в огромном количестве рождаются во время самых масштабных космических катастроф.
Эти частицы спонтанно переключаются между тремя типами, или «ароматами». Только определенные типы частиц взаимодействуют с веществом вокруг так сильно, чтобы разогреть его. Если нейтрино поменяют тип не вовремя, вещество перестанет нагреваться и звезда не взорвется. Иногда плотные группы нейтрино меняют свои типы коллективно и очень быстро, что астрономы называют «быстрой конверсией ароматов».
Частицы меняются за наносекунды на расстояниях в несколько сантиметров. Стандартные компьютерные алгоритмы не могут уловить такие мелкие и быстрые детали. Чтобы обойти эту проблему, команда Акахо построила новые теоретические модели для звезд разной массы и заложила в расчеты меньше изначальных допущений. Физики учли быструю конверсию и детально проследили, как нейтрино движутся и взаимодействуют во всех направлениях.
Расчеты показали, что судьба звезды зависит от скорости, с которой материя падает на протонейтронную звезду. Астрономы называют этот показатель скоростью аккреции массы. Когда материя падает медленно, быстрая смена типов заставляет нейтрино отдавать больше энергии, и это помогает звезде взорваться. Если материя падает быстро, смена типов снижает общую отдачу нейтрино, энергии не хватает, и звезда тихо коллапсирует.
Исследователи также заметили, что более простые математические модели работают неточно. Они могут пропустить реальную быструю конверсию или показать, что частицы меняют тип там, где этого не происходит. Из-за этого ученые неверно предсказывают финал жизни звезды. Новые детализированные модели требуют высоких вычислительных затрат, но астрономам придется опираться на них, чтобы точно рассчитывать сценарии звездных взрывов.
На обложке фото NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, CXC/SAO/JPL-Caltech/Steward/O. Krause et al., and NRAO/AUI
Самое популярное
