Рідкісний вид наднових здатний пояснити загадку астрофізики 40-річної давності

Велика частина антиматерії, що заповнює простір нашої галактики Чумацький Шлях, може представляти собою залишки мертвих зірок, говорять результати нового дослідження. На думку вчених, їх робота здатна вирішити загадку астрофізики, існуючу вже більше 40 років.

У кожної частинки звичайної матерії є антипод – антиматерія, що володіє тією ж масою, але при цьому має протилежний заряд. Наприклад, античастинкою негативно зарядженого електрона буде позитивно заряджений центр. Коли частинки і античастки стикаються, це призводить до їх знищення (анігіляції) і потужного викиду енергії. Всього один грам антиматерії, зіткнувшись з одним грамом звичайної матерії, здатний викликати вибух, при якому рівень викиду енергії буде в два рази вище, ніж при вибуху бомби, скинутої на Хіросіму.

Понад 40 років тому вчені вперше визначили, що гамма-промені, які виділяються при анігіляції позитронів, випускаються в цей момент у всі сторони галактики. На базі цього відкриття було винесено припущення, що кожну секунду всередині Чумацького Шляху відбувається анігіляція 10^43 позитронів (одиниця з 43 нулями). У цьому ж дослідженні зазначалося, що наявність більшості цих позитронів було визначено у галактичному центрі (центральної перемичці), а не в самому галактичному диску, незважаючи на те, що в самій перемичці міститься менше половини всієї маси Чумацького Шляху.

Було винесено припущення, що джерелом викиду цих позитронів є радіоактивний матеріал, що синтезується зірками. Однак протягом кількох наступних десятиліть вчені так і не змогли визначити тип зірок, здатних генерувати таку кількість антиматерії. Пізніше було винесено ще одне припущення: викид позитронів можуть створювати рідкісні джерела, начебто надмасивних чорних дір, які перебувають у більшості галактичних центрів, а також частинки темної матерії, аннигилирующие один з одним.

«Джерело цих позитронів – загадка з більш ніж 40-річною історією. Але для пояснення позитронів вам не потрібно наявність ніяких екзотичних елементів, на зразок темної матерії», — коментує провідний автор нового дослідження, астрофізик Австралійського національного університету Роланд Крокер.

На його думку, цим джерелом можуть бути наднові – катастрофічні вибухи зірок, здатні генерувати величезну кількість позитронів. Це, на думку вченого, підтверджується тим фактом, де найчастіше виявлялися ці позитрони.

Крокер акцентував свою увагу на наднових зірок, аналогічних об'єкту, відомому під назвою SN 1991bg. Подібний тип об'єктів, як виявилося, частіше зустрічається в інших галактиках, але при цьому набагато рідше, ніж звичайні наднові. На відміну від більшості звичайних наднових, здатних затьмарити практично всі інші зірки в галактиках, розбирається в дослідженні вид наднових не справляє великого обсягу видимого світла і вважається дуже рідкісним. І саме тому, на думку дослідника, так нечасто виявлявся в Чумацькому Шляху.

В рамках попередніх досліджень виносилося думка, що подібний тип тьмяного наднових може з'являтися при злитті двох білих карликів. Останні володіють дуже високою щільністю і являють собою ядра мертвих зірок (розміром з Землю), що залишилися після того, як зірки повністю виробили свій термоядерну паливо і позбулися своїх зовнішніх шарів. Більшість зірок, включаючи наше Сонце, одного дня стануть білими карликами.

Повертаючись до наднових типу SN 1991bg, слід зазначити, що конкретно вони з'являються, коли відбувається зіткнення двох білих карликів, що володіють малою масою, при цьому один з них багатий запасами вуглецю і кисню, а інший – гелієм. Незважаючи на свою рідкість серед найновіших, цей вид здатний генерувати величезні обсяги радіоактивного ізотопу, відомого як титан-44. І саме він виділяє ті позитрони, які були виявлені астрономами по всьому Чумацькому Шляху.

В той час, коли більшість наднових народжуються з молодих масивних зірок, об'єкти, подібні SN 1991bg, найчастіше зустрічаються в тих регіонах, де превалюють більш старі зірки віком від 3 до 6 мільярдів років. Ця різниця у віці могла б пояснити, чому раніше виявлені позитрони спостерігалися в основному в центральній перемичці Чумацького Шляху, де міститься велика кількість старих зірок, ніж у зовнішньому галактичному диску.

Крокер тут же зазначає, що причиною появи деякого обсягу позитронів можуть бути й інші джерела.

«Хоча це і необов'язково, враховуючи те, що об'єкти типу SN1991bg здатні самостійно пояснити всю феноменологію позитронів. Останні дані вказують на те, що джерело позитронів щільно пов'язаний з центром галактики. В нашій моделі це пояснюється тим, що старі зірки в основному розкидані в радіусі 200 парсеків (близько 650 світлових років) навколо галактичного центру у вигляді надмасивної чорної діри. Тим не менш розглянути саму чорну діру в якості додаткового джерела було б дуже цікаво», — підсумовує Крокер.