Скопление Персея содержит более тысячи галактик, погруженных в раскаленный газ, ярко светящийся в рентгеновском диапазоне. Этот газ накапливал химический след миллиардов взрывов сверхновых на протяжении миллиардов лет. Но когда ученые сравнили его состав с теоретическими моделями, оказалось, что что-то принципиально не сходится.
Что показал телескоп
Рентгеновский телескоп Hitomi (Astro-H), запущенный в 2016 году, провел единственное научное наблюдение скопления Персея, прежде чем вышел из строя. Полученные данные оказались бесценными: они с беспрецедентной точностью измерили содержание кремния, серы, аргона и кальция в межгалактическом газе.
Проблема в том, что теоретические модели того времени предсказывали слишком много кремния и серы, но слишком мало аргона и кальция. Такие элементы образуются преимущественно в массивных светилах, по меньшей мере в десять раз тяжелее Солнца, поэтому расхождение свидетельствовало о существенных пробелах в понимании того, как такие звезды живут и умирают.
Новые модели, новая хронология
Международная команда исследователей во главе с учеными из Института физики и математики Вселенной имени Кавли (Kavli IPMU) при Токийском университете и Нидерландского института космических исследований (SRON) разработала обновленные модели массивных звезд и взрывов сверхновых. В первой статье этой серии им удалось подобрать параметры, при которых расчетный химический состав наконец совпал с наблюдениями.
Во второй работе ученые создали масштабный каталог звездных моделей для масс от 15 до 60 солнечных и различного начального химического состава, определяемого возрастом светила во Вселенной. Пропустив этот каталог через модель химической эволюции галактик, команда реконструировала более чем десятимиллиардную хронологию того, как взрывы сверхновых постепенно формировали химический рисунок скопления.
Струйные сверхновые и цинк
Третья статья посвящена особому типу взрывов, происходящих во время вращения массивного небесного тела. В таком случае коллапс ядра порождает быстро вращающуюся черную дыру или нейтронную звезду, вокруг которых формируется аккреционный диск. Неустойчивость в намагниченном диске порождает мощную струю (джет), направленную сквозь оболочку светила, и взрыв приобретает двухполюсную форму.
Команда провела многомерное моделирование такого процесса и обнаружила, что подобные события производят повышенное количество цинка. Именно этот «химический отпечаток» может стать ключевым индикатором для определения части таких экстремальных взрывов в ранней Вселенной.
Источник: phys.org
