Ученые выяснили, почему одни массивные звезды взрываются, а другие тихо угасают. Оказалось, что судьба звездного светила может зависеть от того, как ведут себя нейтрино в первые мгновения после коллапса ядра. Эти частицы способны менять свой тип — и именно это определяет, получит ли ударная волна достаточно энергии для взрыва.
Хамелеоны микромира
Существуют три типа (аромата) нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Они могут спонтанно переходить из одного вида в другой. Это явление известно как осцилляция, и в экстремальных астрофизических условиях оно до сих пор плохо изучено.
Проблема в том, что только определенные ароматы взаимодействуют с окружающей материей достаточно сильно, чтобы нагревать ее. Если переход происходит не в тот момент, нагрев ослабевает и взрыва не происходит.
Слишком быстро для симуляций
Команда Рюитиро Акахо из Университета Васеда в Токио сосредоточилась на особой форме колебаний — быстром преобразовании аромата. Это явление, при котором плотные потоки нейтрино коллективно переходят из одного типа в другой за чрезвычайно короткое время.
Сложность заключается в том, что процесс происходит на расстояниях в несколько сантиметров и за наносекунды. Ни одна из нынешних симуляций сверхновых не обладает достаточным разрешением, чтобы воспроизвести это напрямую.
Что решает судьбу звезды
Исследователи построили теоретические модели для звезд различной массы и включили подробный учет быстрого преобразования аромата в симуляции, отслеживающие движение нейтрино во всех направлениях.
Согласно результатам, опубликованным в Physical Review Letters, судьба небесного тела определяется темпом аккреции — скоростью, с которой вещество падает на протонейтронную звезду. При низком темпе быстрое преобразование вещества усиливает нагрев и способствует взрыву. При высоком — наоборот, снижает общий поток нейтрино настолько, что взрыв подавляется.
Цена точности
Команда также обнаружила, что упрощенные модели осцилляции нейтрино дают ошибочные результаты в обе стороны: они могут как не учесть реальное преобразование аромата, так и предсказать его там, где его нет.
Это означает, что корректное моделирование звездных взрывов потребует гораздо более сложных расчетов, даже если это будет стоить значительных вычислительных ресурсов.
Источник: phys.org
