Схожі на ядерні бомби. Вчені з'ясували один із способів перетворення білого карлика в наднову

Білі карлики — це тьмяні, зникаючі ядра мертвих зірок розміром з Землю, які залишаються після того, як зірки середнього розміру вичерпали свою енергію і скинули свою зовнішню оболонку. Наше Сонце одного разу стане білим карликом, як і понад 90% зірок у нашій галактиці, повідомляє Livescience.

Попередні дослідження показали, що білі карлики можуть загинути в результаті ядерних вибухів, відомих як наднові типу Ia. Досі не відомо, що викликає ці вибухи, але дані досліджень показували, що вони можуть відбутися, коли білий карлик отримає додаткову енергію від подвійного компаньйона, можливо, через зіткнення. (Навпаки, наднові типу II виникають, коли одна зірка вмирає і колапсує сама по собі).

Тепер дослідники запропонували новий спосіб виникнення наднових типу Ia — білий карлик може вибухнути, як ядерна зброя.

Коли білий карлик охолоджується, уран та інші важкі радіоактивні елементи, відомі як актинідії, кристалізуються в його ядрі. Іноді атоми цих елементів мимовільно піддаються ядерному поділу, розпадаючись на дрібніші фрагменти. Ці випадки радіоактивного розпаду можуть вивільняти енергію та субатомні частинки, такі як нейтрони, які можуть руйнувати прилеглі атоми.

Якщо кількість актинідів у ядрі білого карлика перевищує критичну масу, це може викликати вибухонебезпечну ланцюгову реакцію ядерного ділення. Цей вибух може викликати ядерний синтез, при якому ядра атомів об'єднуються, виділяючи величезну кількість енергії. Подібним чином воднева бомба використовує ланцюгову реакцію ядерного ділення, щоб викликати детонацію ядерного синтезу.

Розрахунки і комп'ютерне моделювання нового дослідження показали, що критична маса урану справді може кристалізуватися з суміші елементів, які зазвичай виявляються у захололому білому карлику. Вчені виявили, що, якщо цей уран вибухне через ланцюгову реакцію ядерного ділення, то виникаюче тепло і тиск в ядрі білого карлика можуть бути досить високими, щоб викликати синтез легших елементів, таких як вуглець і кисень, у результаті чого виникне наднова.

"Умови для створення і вибуху атомної бомби здавалися дуже складними — я був здивований, що ці умови можуть бути виконані природним чином всередині дуже щільного білого карлика", — говорить співавтор дослідження Чарльз Горовиць, ядерний астрофізик з Університету Індіани. "Якщо це правда, це дає можливість абсолютно по новому поглянути на термоядерні наднові і, можливо, інші астрофізичні вибухи".

Скільки наднових типу Ia може допомогти пояснити цей новий механізм? "Можливо, близько половини", — говорить Горовіц.

Зокрема, ці нові відкриття можуть пояснити наднові типу Ia, які виникають протягом мільярда років після утворення білого карлика, оскільки їх уран ще не повністю радіоактивно розпався. Коли справа доходить до старих білих карликів, наднові типу Ia можуть виникнути в результаті злиття двох білих карликів, сказав Горовіц.

Майбутні дослідження можуть включати комп'ютерне моделювання, щоб з'ясувати, чи можуть ланцюгові реакції поділу в білих карликів запускати синтез і як це відбувається.

"Під час вибуху відбувається безліч різних фізичних процесів, і тому існує багато можливих невизначеностей", — сказав Горовіц.

Така робота може також виявити способи визначення того, чи виникли будь-які наднові типу Ia через цей недавно виявлений механізм.