Нейтрино и вспышки сверхновых звезд

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Протекание катастрофического сжатия (коллапса) звезды существенно определяется тем, как быстро звезда теряет энергию. Колоссальную энергию — около 10⁵³ эрг уносят нейтрино — частицы без массы покоя, слабо взаимодействующие с веществом и обладающие огромной проникающей способностью. Если бы оболочка коллапсирующей звезды могла получить всего 10% этой энергии, то и ее бы хватило для выброса оболочки в окружающее пространство. Наблюдался бы эффект вспышки сверхновой.

На основе последних достижений астрофизики и физики элементарных частиц американские исследователи Арнетт и Шрамм рисуют такую картину гравитационного коллапса. В центре предсверхновой плотность вещества больше 2 10¹¹ г/см³ и температура порядка 10¹⁰К.

Вещество здесь состоит из отдельных протонов, нейтронов и электронов. В таком веществе происходит захват электронов протонами, в результате чего образуются нейтроны и нейтрино с энергией около 16 мэВ. Нейтрино выходят из самых плотных слоев и попадают в область, где есть атомные ядра. Рассеиваясь на них, нейтрино передают им часть своего импульса, создавая эффективное давление, направленное от центра звезды наружу.

Если это давление способно преодолеть силу гравитационного притяжения, то оболочка коллапсирующей звезды разлетится и произойдет взрыв сверхновой. В центре останется нейтронная звезда, а вещество, прошедшее через стадию больших температур и плотностей, будет выброшено в межзвездное пространство. Этим, возможно, объясняется происхождение космических лучей и концентрация тяжелых элементов в космическом пространстве.

Автор: «Astrophysical Journal».