Во Вселенной нашли мельчайшие ядерные бомбы

По мере того, как маленькие звезды умирают, они превращаются в оболочку самих себя, известную как белые карлики. Новое исследование предполагает, что атомы урана опускаются в центры этих стареющих белых карликов по мере того, как они остывают, замерзая в кристаллы, похожие на снежинки, размером не больше песчинок. Там эти "снежинки" могут действовать как мельчайшие ядерные бомбы во Вселенной, становясь "искрой, которая зажигает пороховую бочку", - сказал соавтор исследования Мэтт Каплан, физик-теоретик из Университета штата Иллинойс.

"Важно понять, как эти взрывы происходят во всех сферах применения, от производства элементов до расширения Вселенной", - сказал Каплан.

Эти необычно тусклые взрывы звезд являются частью класса, известного как сверхновые типа Ia. Обычно ученые думают, что эти взрывы происходят, когда белый карлик достигает критической массы после откачивания газа от звезды-компаньона, с которой белый карлик находится на орбите. Поскольку сверхновые типа Ia взрываются, когда достигают одинаковой массы, они имеют одинаковую яркость. Эта равномерная яркость позволяет использовать их в качестве эталона для измерения t расстояний во Вселенной.

Однако астрономы заметили некоторые сверхновые звезды типа Ia, которые немного тусклее, чем должны быть. Новое исследование, принятое в журнале Physical Review Letters, предлагает объяснение, согласно которому белые карлики с меньшей массой без двойного звездного спутника могут взорваться как сверхновые звезды сами по себе - даже без получения массы от ближайшей звезды.

"Возможно, нам не нужен компаньон", - сказал соавтор исследования Чак Хоровиц, теоретический ядерный астрофизик из Университета Индианы. "Может быть, одна звезда может взорваться сама по себе".

Белые карлики - это остаточные ядра звезд, масса которых меньше чем в 10 раз массы Солнца. Сбросив свои внешние слои, белые карлики становятся холодными шарами, состоящими в основном из углерода и кислорода с добавлением нескольких других элементов, таких как уран. По мере того, как они медленно остывают в течение сотен тысяч лет, их атомы замерзают вместе с самыми тяжелыми атомами. - как уран - опускается в ядро ​​и сначала затвердевает.

Традиционно ученые думали, что эти белые карлики в одиночку в конечном итоге превратились в холодную темную оболочку. Но в некоторых случаях этот процесс может подготовить почву для мощного взрыва, похожего на ядерную бомбу, говорят ученые. Когда затонувшие атомы урана сталкиваются друг с другом, они замерзают, образуя крошечные радиоактивные снежинки. В течение часа после образования снежинки нейтрон, проходящий через ядро, может врезаться в снежинку, вызывая деление - ядерную реакцию, при которой происходит расщепление атома. Это деление может вызвать цепную реакцию, подобную той, что происходит в ядерной бомбе, в конечном итоге воспламеняя остальную часть звезды и заставляя белый карлик взорваться как сверхновая звезда.

Однако для того, чтобы эта цепная реакция произошла, должно быть много радиоактивного изотопа урана-235. Поскольку этот изотоп со временем естественным образом распадается, этот тип взрыва возможен только у самых больших звезд, у которых самая короткая продолжительность жизни. У более мелких звезд, таких как Солнце, которое умрет через 5 миллиардов лет в будущем, не останется достаточно урана-235 для таких взрывов, когда они станут белыми карликами.