Sciencemag.cz
Doporučujeme
Dosud jsme předpokládali, že všechny hvězdy o hmotnosti přibližně 10–40 hmotností Slunce skončí jako supernova (a pak buď jako neutronová hvězda, nebo černá díra), ale nová studie naznačuje, že tomu tak být nemusí. Limit pro supernovu může být nižší.
Velké hvězdy dojdou dříve či později do fáze kolapsu jádra. Při životě, respektive ve stadiu hvězdy, se udržují díky rovnováze tepla a tlaku působícího proti gravitaci. S tím, jak ubývá vodíku a dalších lehkých prvků, se fúze přesouvá k těm stále těžším. U železa ale produkce energie končí, syntéza těžších prvků by už energii naopak spotřebovávala. Jádro hvězdy se tedy vlivem gravitace zhroutí a následně vytvoří rázovou vlnu, která hvězdu roztrhá.
To, předpokládali jsme, platí pro hvězdy o hmotnosti nad 9-10 Sluncí. Podle současných modelů by se hvězdy nad 40–50 Sluncí zřejmě měly po vyhoření zhroutit do černé díry i bez fáze supernovy, bez výbuchu. A hvězdy nad 150 Sluncí zase vytvářejí hypernovu, která se ale odpálí jiným mechanismem – nikoliv v důsledku kolapsu jádra, ale když z fotonů v jádře hvězdy vznikají páry elektronů a pozitronů.
Nyní nová studie naznačuje, že horní hranice hmotnosti supernov s kolapsem jádra může být mnohem nižší, než jsme si mysleli. Vědci studovali obsah prvků ve dvojici srážejících se galaxií Arp 299, kde aktuálně vzniká hodně supernov. V důsledku toho by měl být obsah (poměr) chemických prvků v Arp 299 do značné míry závislý na poměru prvků vyvržených při explozích supernov. Autoři studie proto změřili poměr zastoupení železa, neonu a hořčíku ke kyslíku. Zjistili, že poměry Ne/O a Mg/O jsou podobné jako ve Slunci, zatímco poměr Fe/O je mnohem nižší. Železo se přitom do vesmíru nejúčinněji dostává z velkých supernov.
Celkově poměry prvků, které vědci pozorovali, tak příliš neodpovídaly stávajícím modelům kolapsu jádra. Data se ale zdají být v souladu s modely, pokud vyloučíme všechny supernovy o hmotnosti vyšší než asi 23 až 27 Sluncí. Jinak řečeno, zjištěná data by odpovídala situaci, kdy je limitem pro supernovu hmotnost pouze 27 Sluncí a hmotnější hvězdy by se už hroutily do černých děr bez exploze. Alternativní vysvětlení naměřených výsledků zní, že supernovy produkují vyšší množství neonu a hořčíku, než předpovídají naše modely.
Mao, Junjie, et al. Elemental Abundances of the Hot Atmosphere of Luminous Infrared Galaxy Arp 299. The Astrophysical Journal Letters arXiv:2107.14500 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/2107.14500
Zdroj: Brian Koberlein, Universe Today: Heavier stars might not explode as supernovae, just quietly implode into black holes / Phys.org
Model ukazuje složení umírající hvězdy (není v měřítku). Credit: R. J. Hall[/caption]
Jak astronomové nazývají největší a nejmenší hvězdy?
Děkuji.