Чандра обнаружила стабильный изотоп титана в Кассиопее А

Астрономы с помощью рентгеновской обсерватории Chandra обнаружили стабильный титан, наряду с хромом и железом, вылетающий из центра остатка сверхновой Кассиопеи А.

Кассиопея A (Cas A), которая расположена примерно в 11 000 световых лет от Земли, является наиболее изученным остатком близлежащей сверхновой.

Когда у первоначальной звезды закончилось топливо, она схлопнулась и взорвалась как сверхновая, возможно, ненадолго превратившись в один из самых ярких объектов на небе. Хотя ученые считают, что это произошло примерно в 1680 году, нет никаких поддающихся проверке исторических записей, подтверждающих это.

Ранее астрономы использовали телескоп НАСА NuSTAR, чтобы обнаружить нестабильный изотоп титана — титан-44 — в разных местах в Cas A.

«Ученые считают, что большая часть титана, который используется в нашей повседневной жизни — например, в электронике или ювелирных изделиях, — образуется в результате взрыва массивных звезд», — сказал Тошики Сато, астроном из Университета Рикке. «Однако до сих пор им никогда не удавалось запечатлеть момент сразу после производства стабильного титана».

Когда ядерный источник энергии массивной звезды заканчивается, центр коллапсирует под действием силы тяжести и образует либо плотное ядро ​​звезды, называемое нейтронной звездой, либо, что реже, черная дыра.

Когда создается нейтронная звезда, внутренняя часть коллапсирующей массивной звезды отскакивает от поверхности ядра звезды, обращая сжатие вспять. Тепло от этого катастрофического события создает ударную волну, которая распространяется наружу через остальную часть обреченной звезды, производя новые элементы в результате ядерных реакций.

Однако во многих компьютерных моделях этого процесса энергия быстро теряется, и движение ударной волны наружу останавливается, предотвращая взрыв сверхновой.

Недавнее трехмерное компьютерное моделирование предполагает, что нейтрино, образовавшиеся при создании нейтронной звезды, играют решающую роль в оттеснении пузырей, разносящихся от нейтронной звезды. Эти пузыри продолжают толкать ударную волну вперед, вызывая взрыв сверхновой.

В новом исследовании Cas A доктор Тошики Сато и его коллеги обнаружили убедительные доказательства такого взрыва, вызванного нейтрино. В данных Чандры они обнаружили, что структуры в форме пальцев, указывающие в сторону от места взрыва, содержат титан и хром, что совпадает с остатками железа, ранее обнаруженными Чандрой.

Условия, необходимые для создания этих элементов в ядерных реакциях, такие как температура и плотность, соответствуют условиям пузырьков в моделировании, вызывающем взрывы.

Титан, обнаруженный Чандрой в Cas A и предсказанный в результате моделирования, является стабильным изотопом этого элемента.

«Мы никогда раньше не видели этой подписи титановых пузырьков в остатке сверхновой, результат был возможен только с невероятно резкими изображениями Чандры», — говорят ученые. «Наш результат — важный шаг в решении проблемы взрыва этих звезд как сверхновых».

Когда появилась сверхновая, фрагменты титана образовались глубоко внутри массивной звезды. Они проникли через поверхность массивной звезды, образуя ободок остатка сверхновой Cas A.

“Наше исследование может стать самым важным результатом наблюдений, исследующим роль нейтрино во взрыве массивных звезд с момента обнаружения нейтрино от сверхновой 1987A” — говорят астрономы.