space

Редкие сверхновые решат 40-летнюю загадку антиматерии

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показало, что большая часть антиматерии, которая пронизывает Млечный Путь, может возникать из-за столкновения остатков мертвых звезд. Это может решить одну из главных загадок астрофизики за последние 40 лет.

Для каждой частицы нормальной материи существует антиматерия с противоположным электрическим зарядом, но с той же массой. Античастицей отрицательно заряженного электрона, например, является положительно заряженный позитрон.

Когда частица встречает свою античастицу, они аннигилируют друг друга, выделяя энергию. Грамм антивещества, уничтожающий грамм материи, высвободит примерно вдвое больше энергии, чем ядерная бомба, упавшая на Хиросиму.

Более 40 лет назад ученые впервые обнаружили, что гамма-лучи, которые испускаются при аннигиляции позитронов, пронизывают весь Млечный Путь. Их результаты показали, что 1043позитронов уничтожаются в Галактике каждую секунду. Как ни странно, большинство из них были обнаружены в центральной выпуклости, где находится менее половины всей массы Млечного Пути, а не в его внешнем диске.

Эти позитроны могут испускаться радиоактивным материалом, синтезируемым звездами. Однако, на протяжении десятилетий исследователи не могли определить тип звезды, которая могла бы генерировать такое огромное количество антивещества. Это привело к предположениям, что многие позитроны могут происходить из экзотических источников, таких как сверхмассивные черные дыры, которые, как считается, живут в центре галактик, или же от частиц темной материи, уничтожающих друг друга.

«Происхождение позитронов является 40-летней загадкой в астрофизике. В своей работе мы постарались решить ее и показали, что для объяснения позитронов вам больше не нужно ничего экзотического, например, темной материи», — сказал Роланд Крокер из Австралийского национального университета.

Новое исследование предполагает, что редкие сверхновые могут генерировать огромное количество позитронов, и объясняет местоположение источников в Галактике.

Ученые сосредоточились на «сверхновых типа SN1991bg», обнаруженных в других галактиках. В отличие от большинства сверхновых других типов, которые могут ненадолго затмить все другие светила в их галактиках, такая сверхновая не производит много видимого света и встречается довольно редко, поэтому до сих пор не была обнаружена в Млечном Пути.

Предыдущие исследования показали, что эти тусклые сверхновые возникают, когда сливаются два белых карлика, один из которых богат углеродом и кислородом, а другой – гелием. Хотя такие сверхновые встречаются реже, чем стандартные, они генерируют гораздо большие количества радиоактивного изотопа, известного как титан-44, который выделяет виды позитронов, обнаруженные астрономами при обзоре Млечного Пути.

Роланд Крокер со своими коллегами считает, что сверхновых типа SN1991bg в нашей Галактике может быть достаточно для создания всех необъяснимых позитронов. В то время как большинство сверхновых появляется, когда умирают молодые массивные звезды, SN 1991bg-подобные сверхновые встречаются в районах, более населенных старыми звездами возрастом от 3 до 6 миллиардов лет. Эта разница может объяснить, почему ранее обнаруженные позитроны были замечены главным образом в центральной выпуклости Млечного Пути, у которой доля старых звезд больше, чем у внешнего диска.

«Другие источники могут внести вклад в некоторые позитроны, обнаруженные до начала работы. Тем не менее, они не нужны, так как сверхновые типа SN1991bg могут, в принципе, полностью объяснить феномен позитронов. Последние данные показывают, что есть источник, связанный с центром Галактики, и в нашей модели мы это объясняется тем, что большое количество старых звезд разбросано вокруг сверхмассивной черной дыры на расстоянии примерно 650 световых лет», – заключил Роланд Крокер.

Поделиться с друзьями: