Голяма част от всички взривяващи се звезди се отнася към тип Ia. Всички тези звезди имат еднакви свойства, независимо от параметрите на породилите ги звезди. Разбира се, необходима е известна еднородност на началните данни – това са двойни системи, състоящи се от бяло джудже и още една звезда. Но големината, масата и разстоянието между тези звезди могат да се променят в широки диапазони. И все пак те ще се взривяват еднакво.
Това постоянство в свойствата позволява да се използват взривовете на свръхнови от тип Ia като средство за измерване на разстоянията във Вселената. Именно затова благодарение на тях е открито ускореното разширение на Вселената. Сред свръхновите от тип Ia има някои малко по-различни взривове, чиито особености могат да се използват, за да се разбере още нещо за разширението на Вселената и за тъмната енергия.
Тези несполучили свръхнови от тип Ia, изглежда, се появяват, когато бялото джудже се оказва неспособно да се взриви в пълноценна свръхнова. „Те започват термоядрено горене, но се оказват неспособни да породят взривна вълна, която да премине през цялата звезда”, казва Джордж Джордан от Чикагския университет.
Свръхновата от тип Ia е такъв взрив на бяло джудже, който е издърпал от своята звезда компаньон достатъчно материя, за да започне термоядрена реакция. Тя започва благодарение на екстремалните условия на звездата – нейният размер е аналогичен на земния, а масата й е звездна. При достигането на предела на масата започва взрив. Такива изводи са направени въз основа на резултатите на компютърно моделиране, проведено на суперкомпютъра в Аргонската национална лаборатория в Чикаго.
Не е толкова лесно да се открие несъстояла се свръхнова от тип Ia. Нейната яркост е 10-100 пъти по-малка, отколкото при пълноценен взрив. Затова, независимо от малкия брой открити недовзривили се звезди, техният принос в общия брой свръхнови от тип Ia се оценява на 15%.
Първата такава звезда е открита сравнително скоро – през 2002 г. Наречена SN 2002cx, тази свръхнова се смята за най-странната от всички открити. Но най-мъждивата свръхнова била открита по-късно, през 2008 г. Ако типичната свръхнова може да се сравни с обикновена 60-ватова крушка, то най-мъждивата може да се сравни с незначителната светлина, отделяна от една светулка.
В изчислителния център на Чикагския университет е натрупан значителен опит числено моделиране. Там се използва стандартният сценарий на протичането на взрива. При него в центъра на бялото джудже започва термоядрено горене. То бързо се разпространява нагоре и стига до повърхността на джуджето. След пускането на реакцията на повърхността следва увеличаване в атмосферата на продукти от реакцията и тяхното движение над повърхността. Срещата на два или повече потока продукти създава взривни вълни, усилващи реакцията.
„Взехме стандартен сценарий на взрива и изучихме какво става, ако преминем към пределни условия”, казва Джордан. Както се оказало, в сценария на неуспелия взрив около центъра на бялото джудже възникват повече места на начало на реакцията и в резултат първоначално горенето протича активно. Поради по-мощното горене звездата забележително се разширява, гравитацията се оказва неспособна да я задържа в рамките на малката звезда. Така налягането и температурата нарастват недостатъчно, за да се случи истински взрив на свръхнова.
Вместо да се взриви, бялото джудже само гори и част от масата му изгаря и се изхвърля в Космоса. В този сценарий, получен в хода на моделирането, се оказал аналогичен на наблюдаваните свойства на непълноценен взрив. Но моделирането също показало редица свойства на бялото джудже, което още не са наблюдавани от астрономите. Най-интересен резултат се оказала скоростта на бялото джудже – в някои случаи моделирането на неговата скорост може да бъде стотици километри в секунда. Възможността за изхвърляне от белите джуджета с такива скорости не е предполагана преди.
Сред другите свойства е химическият състав на повърхността несиметричните свойства, което е в ярък контраст с типичните свръхнови от тип Ia. Несиметричността се проявява в разликата на това, което виждаме, в зависимост от зрителния ъгъл на двойната система от Земята (или с помощта на космически телескоп).
Тази несиметричност води и до ускоряване на бялото джудже, получаващо в една посока значително по-голям тласък, отколкото в други. Този тласък може да се окаже достатъчно силен, за да изхвърли джуджето от двойната система. В бъдеще такива свръхбързи звезди може дори да напуснат галактиката, освободили се и от гравитационното й привличане.
Свръхновите от тип Ia
Това са свръхнови, които са подтип на катаклизмичните променливи звезди. Такива свръхнови се явяват резултат от мощен взрив на бяло джудже. Макар че тези звезди се намират на последния етап от еволюцията си и са завършили синтеза, те се състоят от кислород и въглерод и могат отново да започнат синтез, ако температурата им се повиши. Бялото джудже се взривява, ако масата му надвишава 1,38 слънчеви – в този случай гравитацията превишава силите на отблъскване между молекулите му. Обикновено бялото джудже получава маса от втора звезда в двойна система. Свивайки се, джуджето повишава температурата си и започва синтез, който много бързо освобождава енергия, достатъчна за взрив на свръхнова. Равномерното светене на такива свръхнови позволява те да се използват за измерване на разстояния в Космоса.
Ако силата на тласъка не е достатъчна, за да разкъса връзката между двете звезди, орбитата на бялото джудже сатав средно по-ниска и силно елиптична, докато повечето бели джуджета на ниски орбити имат много малък ексцентрицитет.
Химическият състав на повърхността на неуспялата свръхнова се оказва по-тежък от състава на нормалното бяло джудже. Типичното бяло джудже се състои практически само от въглерод и кислород, докато при моделирането на неуспешния взрив в състава на повърхността се добавят калций, титан и желязо. Поради това, че няма взрив на свръхнова, който да разхвърля из Космоса елементите, образувани в хода на термоядрената реакция, значителна част от изхвърлената звездна материя пада обратно на неговата повърхност, което връща тежките елементи и провокира по-нататъшния им синтез.
Бели джуджета с такива свойства все още не са открити, но съществуват звезди, чиито странности могат да бъдат обяснени с резултатите на новото моделиране. Но пълноценна проверка на резултатите от моделирането все още няма.
По материали на Чикагския университет
