Международная команда исследователей обнаружила, что неон, находящийся внутри массивных звезд определенного типа, может поглощать электроны в ядре – в ходе процесса, называемого электронным захватом – в результате чего звезда коллапсирует в нейтронную звезду и взрывается как сверхновая.
Исследователи изучали последние этапы жизненного цикла звезд массой от 8 до 10 масс Солнца. Этот диапазон масс имеет важное значение, поскольку он включает границу между звездами, достаточно массивными, чтобы взорваться как сверхновые и сформировать нейтронную звезду, и менее массивными, оставляющими за собой белый карлик и не взрывающимися в конце жизненного цикла.
Ядро звезд массой от 8 до 10 масс Солнца состоит из кислорода, магния и неона. Такое ядро богато вырожденными электронами, формирующими плотный газ, препятствующий гравитационному коллапсу ядра. Когда плотность ядра достигает достаточно высокого значения, электроны поглощаются магнием и неоном, которые также входят в состав вещества ядра. Предыдущие исследования показали, что магний и неон могут начать поглощать электроны при достижении ядром предела Чандрасекара в ходе процесса, называемого электронным захватом, однако ученые не могли прийти к единому мнению относительно того, может ли электронный захват стать причиной формирования нейтронной звезды. В новом исследовании команда астрономов из нескольких различных научных учреждений изучила эволюцию звезды массой 8,4 массы Солнца, чтобы найти ответ на этот вопрос.
В этой работе авторы смоделировали при помощи численных методов эволюцию ядра звезды, в котором давление вырожденных электронов является единственным препятствием, сдерживающим гравитационный коллапс тела. При поглощении электронов ядрами магния и неона происходит неминуемый коллапс.
Электронный захват также сопровождается выделением тепла. Когда плотность ядра достигает отметки в 10^10 г/см3, кислород в ядре начинает превращаться в результате термоядерного горения в элементы группы железа (в частности, в железо и никель).Затем захват электронов облегчается за счет свободных протонов и ядер атомов подгруппы железа, а плотность становится настолько высокой, что ядро коллапсирует без термоядерного взрыва.
Эти новые значения скоростей электронного захвата указывают на то, что горение кислорода происходит с небольшим смещением от центра звезды. Тем не менее, в результате коллапса формируется нейтронная звезда и происходит вспышка сверхновой, называемая сверхновой с электронным захватом, отмечают авторы.