Необычные звезды могли родиться без сверхмощных взрывов

Разница связана с тем, как вещество взорвавшейся звезды попадает в газ, из которого рождаются следующие звезды. Авторы учли, что разные элементы разлетаются неравномерно и не успевают полностью перемешаться. Поэтому химический состав новой звезды может отличаться от среднего состава вещества, которое выбросила сверхновая. Необычные пропорции элементов сами по себе еще не требуют необычно мощного взрыва.

Массивная звезда может взорваться как сверхновая, когда у нее заканчивается топливо для термоядерных реакций и ее ядро сжимается под действием гравитации. Взрыв выбрасывает вещество в окружающее пространство. Часть этого вещества попадает в газовые облака, из которых затем возникают новые звезды и планеты. Астрономы изучают состав таких звезд, чтобы выяснить, какие события обогатили газ до их рождения.

Перед взрывом звезда устроена не как однородная смесь. У нее есть слои, похожие на слои луковицы: более тяжелые элементы сосредоточены ближе к центру, более легкие — дальше от него. При взрыве кислород может преимущественно лететь в одну сторону, сера — в другую. Если новое газовое облако получит лишь часть этих выбросов, соотношение элементов в нем будет отличаться от состава всей взорвавшейся звезды.

Аспирант Анмол Аггарвал и его соавтор Ральф Шёнрих построили математические модели, которые учитывают эту неравномерность. Они рассчитали, сколько вещества из разных слоев и областей погибшей звезды нужно, чтобы получить наблюдаемый химический состав. В первой работе авторы проверили три звезды, которые прежде связывали с гиперновыми. Во всех трех случаях расчеты статистически лучше согласовались с обычными сверхновыми.

Во второй работе ученые разобрали случай красного гиганта в гало Млечного Пути — области, которая окружает диск нашей Галактики. В этой звезде мало элементов тяжелее гелия: астрономы называют такие звезды бедными металлами. При этом в ее составе есть серебро и уран. Их присутствие прежде объясняли взрывом массивной звезды с быстрым вращением и сильным магнитным полем. Другой возможный источник этих элементов — слияние нейтронных звезд, сверхплотных остатков погибших звезд.

Раньше вариант со слиянием отвергали из-за нехватки времени. Прежняя модель предполагала, что газ Млечного Пути быстро обогащался тяжелыми элементами. В такой картине звезда с низким содержанием металлов должна была родиться рано — до того, как нейтронные звезды успели бы возникнуть, сблизиться и столкнуться.

Аггарвал и Шёнрих предложили другую историю. Красный гигант движется с необычно высокой скоростью и обращается вокруг Млечного Пути в направлении, противоположном движению большинства звезд. По мнению авторов, он мог родиться в небольшой карликовой галактике, которую позже поглотил Млечный Путь. В маленьких галактиках звезды образуются медленнее, а взрывы уносят значительную часть вещества за их пределы. Поэтому газ может дольше оставаться бедным металлами, а у нейтронных звезд появляется время для слияния. Новая модель лучше всего объясняет состав гиганта сочетанием такого слияния и одной обычной сверхновой.

Эти работы не доказывают, что гиперновых не существует. Они ставят под сомнение более узкий вывод: химический состав четырех изученных звезд нельзя считать однозначным свидетельством подобных взрывов. Авторы также отмечают, что пока неизвестно, насколько хорошо вещество сверхновых перемешивается перед рождением новых звезд. Их результаты показывают, что неполное перемешивание стоит учитывать, когда астрономы восстанавливают химическую историю галактик.

Фото NASA/CXC/SAO; NASA/ESA/CSA/STScI.