В новой статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, рассматривается новая теория о том, как могут запускаться вспышки сверхновых типа Ia — мощные звёздные взрывы, которые астрономы используют для измерения расстояний во Вселенной. Традиционно считалось, что эти сверхновые возникают, когда белый карлик взрывается после взаимодействия со звездой-компаньоном. Однако у этого объяснения есть ограничения, что оставляет открытыми вопросы о том, как эти события соотносятся с последовательными закономерностями, которые фактически наблюдают астрономы.
Статья под названием «Primordial Black Hole Triggered Type Ia Supernovae. I. Impact on Explosion Dynamics and Light Curves» написана ассистентом профессора физики Политехнического университета штата Нью-Йорк (SUNY Poly) доктором Шин-Чи Люнгом совместно со студентом Сетом Уолтером (специалистом по электротехнике и прикладной математике, с дополнительным образованием по физике).
Доктор Люнг и его команда исследовали новую идею: крошечные первородные чёрные дыры (PBHs), образовавшиеся в ранней Вселенной, могут инициировать эти взрывы самостоятельно, без необходимости наличия звезды-компаньона. Несмотря на то что их размер составляет всего несколько нанометров, PBHs могут весить столько же, сколько астероид. Если такая чёрная дыра проходит через белого карлика, её интенсивная гравитация может вызвать нагрев, достаточный для запуска неудержимой ядерной реакции, что приводит к сверхновой.
Используя передовые компьютерные симуляции, команда показала, что эта модель, управляемая PBH, может успешно воспроизвести «соотношение Филлипса» — последовательный характер яркости, который делает сверхновые типа Ia такими надёжными «стандартными свечами» для измерения космических расстояний. Это говорит о том, что PBH могут обеспечить единое объяснение этих взрывов и даже помочь объяснить природу тёмной материи, которая составляет почти 90% массы Вселенной, но остаётся невидимой.
«Есть много интересных последствий из этих результатов», — сказал доктор Люнг. «Эта модель показывает, как сверхновые типа Ia могут возникать в широком диапазоне масс белых карликов, она соответствует закономерностям, наблюдаемым астрономами, и может даже предоставить косвенные доказательства того, что первородные чёрные дыры являются частью тёмной материи в нашей Вселенной».
Этот проект также подчёркивает возможности практического исследования, которые получают студенты SUNY Poly. Уолтер начал работать с доктором Люнгом летом 2024 года в рамках Летней программы для студентов (SURP) и продолжил свои исследования в рамках независимой работы. Он также представил результаты работы своей команды на Международной конференции по физике Американского физического общества в этом году в Анахайме, Калифорния.
«Физика — это то, что я всегда находил увлекательным, и этот проект действительно открыл мне глаза на масштабы астрофизики», — сказал Уолтер. «Участие в этом исследовании стало незабываемым первым опытом и придало мне уверенности в исследовании новых проектов. Я горжусь тем, чего мы достигли вместе, и воодушевлён тем, к чему это приведёт».
В дальнейшем команда планирует изучить, как сверхновые, инициированные PBH, могут влиять на химический состав галактик, включая то, как такие элементы, как железо, марганец и никель, образуются в звёздах.
Предоставлено:
Политехнический университет штата Нью-Йорк