Kāpēc tā neuzsprāga?
Publicēts: 9.01.2010
Masīva, veca zvaigzne drīz ies bojā. Tās kodoldegviela beidzas un zvaigzne sāk sabrukt pati zem sava svara. Spiediens izraisa jaunas kodolreakcijas. Drīz būs grandiozs sprādziens. Un tad ... nekas nenotiek.
Vismaz šādu scenāriju astrofiziķiem piedāvā superdatori jau vairākas desmitgades. Lielā daļā modeļu supernovas sprādziens nenotiek. Tā vietā zvaigzne vienkārši kolapsē.
Vai ir palaists garām kaut kas svarīgs?
"Mēs vēl neizprotam kā veidojas masīvu zvaigžņu supernovas," teica Fiona Herisone, astrofiziķe no Kalifornijas tehnoloģiju institūta.
Mazāku zvaigžņu bojāeja ir labāk izpētīta, bet to, kuru masa vismaz 9 reizes pārsniedz Saules masu, fizika vēl nav noskaidrota.
Kaut kas palīdz starojumam un uz āru vērstajiem spiedieniem stāties pretī uz iekšu vērstajai gravitācijai. Lai atrastu šo "kaut ko", zinātniekiem vajag izpētīt reālas supernovas iekšieni laikā, kad notiek sprādziens. Tas nudien nav no vieglajiem uzdevumiem!
Tieši to Herisone gatavojas paveikt ar jauno teleskopu - NuSTAR.
Plānots, ka NuSTAR startēs 2011. gadā. Teleskops pētīs supernovu paliekas, melnos caurumus, blazārus un citus eksotiskus Visuma objektus. NuSTAR būs pirmais teleskops, kas spēs fokusēt rentgenstarojumu un iegūt 100 reizes asākus attēlus nekā tas iespējams šobrīd.
Izmantojot NuSTAR zinātnieki cer ielūkoties supernovas iekšienē un izpētīt to paliekas.
"Šādus sprādzienus bieži nav iespējams vērot, tādus, kas ir pietiekami tuvu, lai tos redzētu detalizēti," teica Herisone. "Mēs varam pētīt atliekas. To sastāvs un materiāla izvietojums var daudz ko pastāstīt par pašu sprādzienu."
Viens no elementiem, kam tiks pievērsta īpaša uzmanība, ir titāns-44. Šī izotopa radīšanai kodolreakciju ceļā ir nepieciešama specifiska enerģijas, spiediena un izejmateriālu kombinācija. Reakcija notiek īpašā slānī. Viss, kas atrodas dziļāk, kolapsē, bet seklākie slāņi tiek aizpūsti kosmosā. Titāns-44 rodas īpašā vietā. Tā izvietojums supernovas atliekās var atklāt informāciju par pašu sprādzienu un tā apstākļiem.
Daži zinātnieki uzskata, ka datormodeļi ir pārāk simetriski. Līdz šim tika veidota simulācija daļai no zvaigznes, pieņemot, ka pārējās daļas uzvedas identiski. Iespējams, ka šis pieņēmums ir maldīgs.
"Asimetrija varētu būt risinājums," piebilda Herisone. Asimetriskā kolapsā dažās vietās uz āru vērstie spēki varētu izlauzties par spīti nospiedošajam gravitācijas pārspēkam. Mūsdienās arvien biežāk izmantotie divdimensiju modeļi liek domāt, ka asimetrija tiešām varētu būt atbilde "nesprāgsošajām supernovām".
Ja NuSTAR izdotos atklāt, ka titāns-44 paliekās ir izvietots nevienmērīgi, tas varētu būt apstiprinājums pieņēmumam, ka sprādziens ir asimetrisks.
Lai atklātu titānu-44, NuSTAR būs jāfokusē ļoti spēcīgi enerģētiski rentgenstari. Titāns-44 ir radioaktīvs. Kad tas sabrūk, tas izstaro 68 keV gamma starus. Čandras observatorija spēj fokusēt rentgenstarus tikai līdz 15 keV.
Normālas lēcas vispār nespēj fokusēt rentgenstarus. Stikls praktiski nelauž rentgenstarus. Lai panāktu vajadzīgo leņķi, stiklam būtu jābūt tik biezam, ka tas sāktu absorbēt šo starojumu.
Rentgenstaru teleskopos izmanto pavisam cita tipa lēcas - Wolter-I optiku, kas sastāv no daudziem cilindriem, kas atrodas viens otrā, līdzīgi kā krievu lelles matrjoškas. Tas atgādina sīpolu, kur starp atsevišķiem slāņiem ir nelielas spraugas. Ienākošie rentgenstari ceļo gar šiem slāņiem un nonāk uz fokālās plaknes.
NuSTAR optika spēs fokusēt rentgenstarus, kuru enerģijas līmenis būs līdz 79 keV, kas palīdzēs atklāt daudzus, ne tikai ar supernovām saistītus noslēpumus. NuSTAR komanda cer, ka ar šī teleskopa palīdzību izdosies atvērt pavisam jaunu logu uz Visumu.
NASA
Komentāri
