Химический состав некоторых необычных звёзд указывал на существование гиперновых — сверхэнергичных сверхновых. Однако новые математические модели ставят под сомнение необходимость такого объяснения.
Моделирование того, как элементы смешиваются и переходят от одного поколения звёзд к другому, показывает: звёзды, которые связывали с гиперновыми, могли возникнуть благодаря обычным сверхновым и другим сравнительно распространённым катастрофическим событиям в жизни звёзд.
«Свидетельства в пользу [гиперновых] теперь подвергаются очень серьёзному сомнению», — говорит астрофизик Ральф Шёнрих из Университетского колледжа Лондона. Он работал над исследованием вместе с астрофизиком Анмолом Аггарвалом, также из этого университета.
Однако не все согласны с пересмотром предполагаемого происхождения этих звёзд. Астроном Анна Фребель из Массачусетского технологического института считает, что их предками могли быть как обычные сверхновые, так и гиперновые. При этом она отмечает: результаты напоминают астрономам, что не следует без достаточных оснований объявлять какое-либо объяснение единственным.
Астрономы ищут подсказки о происхождении звезды в содержащихся в ней элементах. Когда более ранняя звезда погибает, она выбрасывает элементы в космос — иногда при взрыве сверхновой. Выброшенное вещество смешивается с газом, из которого впоследствии могут образоваться новые звёзды. Разные типы взрывов оставляют разные химические следы, поэтому соотношение элементов в звезде помогает выяснить, что происходило до её появления.
Но такой способ восстановить происхождение звезды зависит от того, насколько хорошо известно, как элементы от прежнего взрыва распространяются в пространстве. В предыдущих моделях часто предполагалось, что выброшенное сверхновой вещество равномерно смешивается с газом, из которого формируются новые звёзды. В новом исследовании учтены наблюдения и компьютерные модели, показывающие, что элементы могут распространяться неравномерно. Например, сгусток кислорода из сверхновой может преимущественно устремиться в одну сторону, а никель — в другую.
Выброшенные элементы смешиваются с пылью и газом в межзвёздном пространстве, но избыток некоторых веществ в отдельных областях, скорее всего, не усредняется — особенно у первых поколений звёзд, в которых меньше тяжёлых элементов, говорит Шёнрих. Поэтому состав звёзд, сформировавшихся по разные стороны от места взрыва сверхновой, может различаться.
Астрофизика Адама Бэрроуза из Принстонского университета, изучающего сверхновые и не участвовавшего в исследовании, это не удивляет. По его словам, неравномерное смешивание вещества после таких событий давно известно специалистам по сверхновым, но эта идея недостаточно широко знакома астрономам, которые исследуют эволюцию галактик и смену поколений звёзд. «Они всерьёз учитывают то, что мы наблюдаем уже давно», — говорит Бэрроуз.
Учтя неравномерное распространение вещества, исследователи создали математическую модель и проверили, могут ли соотношения элементов, возникающие при асимметричных взрывах, соответствовать составу некоторых необычных звёзд в гало Млечного Пути. Гало — внешняя сферическая область галактики, где находится много старых звёзд с низким содержанием тяжёлых элементов. Ранее исследователи полагали, что наблюдаемые соотношения не могли возникнуть только в результате обычных процессов, и предполагали, что источником были гиперновые. Однако новая модель соответствовала наблюдаемым соотношениям элементов не хуже, а иногда и лучше модели гиперновой.
«Хорошее соответствие показывает, что определённый сценарий обогащения элементами возможен, но не обязательно доказывает, что он единственный», — говорит Фребель. По её словам, химический состав этих звёзд могут объяснить обычные сверхновые, но новые модели не исключают гиперновые.
Независимо от того, как именно возникли эти необычные звёзды, астрономы сходятся в том, что нужны дальнейшие исследования сверхновых и смешивания газа.