Асимметрия коллапсаров объяснила химический состав древних звезд

Традиционные сферические модели взрывов сверхновых не справляются с описанием химического состава ранней Вселенной. Исследователи доказали, что ключевую роль в наполнении космоса редкими элементами играют коллапсары — умирающие звезды, выбрасывающие вещество не равномерно во все стороны, а мощными узконаправленными джетами вдоль оси вращения.

Международная группа астрономов провела серию компьютерных симуляций для светил массой от 20 до 40 солнечных. В отличие от стандартных взрывов, здесь энергия концентрируется в узком конусе, создавая области с экстремально высокой энтропией. Именно такие условия запускают ядерные реакции, которые порождают необычные пропорции кремния, серы, аргона и кальция, а также избыток цинка и кобальта.

Расчеты показали, что у наиболее массивных звезд значительная часть вещества не разлетается в пространстве, а падает обратно в формирующуюся черную дыру. Оставшаяся материя вырывается через полюса, что объясняет так называемые цинковые аномалии, наблюдаемые в древних светилах Млечного Пути. Сравнение этих данных с показаниями телескопа Hitomi, изучавшего скопление Персея, подтвердило: асимметричные взрывы точнее описывают реальную картину, чем симметричные модели.

Согласно выводам ученых, опубликованным в The Astrophysical Journal, в ранней истории Галактики от 20 до 30 процентов массивных звезд погибали именно как коллапсары. Со временем частота этих событий снижалась: звезды, богатые металлами, теряли слишком много массы и углового момента, утрачивая способность формировать мощные джеты. Работа доказывает, что форма звездного взрыва принципиально меняет ход химической эволюции космических структур.