Скупчення Персея містить понад тисячу галактик, занурених у розпечений газ, що яскраво світиться в рентгенівському діапазоні. Цей газ накопичував хімічний слід мільярдів вибухів наднових упродовж мільярдів років. Та коли науковці порівняли його склад із теоретичними моделями, виявилось, що щось принципово не сходиться.
Що показав телескоп
Рентгенівський телескоп Hitomi (Astro-H), запущений 2016 року, здійснив єдине наукове спостереження скупчення Персея до того, як вийшов із ладу. Отримані дані виявилися безцінними: вони з безпрецедентною точністю виміряли вміст кремнію, сірки, аргону і кальцію у міжгалактичному газі.
Проблема в тому, що тодішні теоретичні моделі передбачали надто багато кремнію і сірки, але замало аргону і кальцію. Такі елементи утворюються переважно у масивних світилах, щонайменше в десять разів важчих за Сонце, тому розбіжність свідчила про суттєві прогалини в розумінні того, як такі зорі живуть і помирають.
Нові моделі, нова хронологія
Міжнародна команда дослідників на чолі з науковцями Кавлійського інституту фізики та математики Всесвіту (Kavli IPMU) при Токійському університеті та Нідерландського інституту космічних досліджень (SRON) розробила оновлені моделі масивних зір і вибухів наднових. У першій статті цієї серії їм вдалося підібрати параметри, за яких розрахунковий хімічний склад нарешті збігся зі спостереженнями.
У другій роботі науковці створили масштабний каталог зоряних моделей для мас від 15 до 60 сонячних та різного початкового хімічного складу, що визначається віком світила у Всесвіті. Пропустивши цей каталог через модель хімічної еволюції галактик, команда реконструювала більш ніж десятимільярдну хронологію того, як вибухи наднових поступово формували хімічний малюнок скупчення.
Струменеві наднові та цинк
Третя стаття присвячена особливому типу вибухів, які відбуваються під час обертання масивного світила. У такому разі колапс ядра породжує швидко обертову чорну діру або нейтронну зорю, навколо яких формується акреційний диск. Нестійкість у намагніченому диску породжує потужний струмінь (джет), спрямований крізь оболонку світила, і вибух набуває двополюсної форми.
Команда провела багатовимірне моделювання такого процесу і виявила, що подібні події виробляють підвищену кількість цинку. Саме цей «хімічний відбиток» може стати ключовим індикатором для визначення частини таких екстремальних вибухів у ранньому Всесвіті.
Джерело: phys.org
