Как сверхновые зажигаются изнутри экспресс
Костёр, который всегда разгорается до одной и той же температуры — бросите ли вы спичку в центр полена или подожжёте сразу несколько щепок по краям. Примерно так ведут себя сверхновые типа Ia — космические взрывы, которые астрономы используют как линейку для измерения расстояний во Вселенной.
Долгое время считалось, что такой взрыв происходит, когда белый карлик (сверхплотный остаток звезды) перетягивает вещество с соседней звезды и достигает критической массы. Но как именно начинается детонация — мгновенный взрывной переход от сравнительно медленного горения — оставалось загадкой. В новом исследовании учёные впервые применили механизм, который работает не только в теории, но и проверен в земных лабораториях: переход горения в детонацию из-за турбулентности (tDDT). Это как если бы пламя в камине внезапно ускорилось до сверхзвуковой ударной волны из-за хаотичных завихрений воздуха.
Авторы просчитали несколько сценариев, меняя плотность в центре белого карлика и форму начального очага горения. Итог удивил: хотя условия различались в шесть раз, на пике яркости все модели дали практически одинаковый спектр — «отпечаток» взрыва. Более того, этот спектр в точности совпал с реально наблюдавшейся сверхновой SN 1999aa. Такой результат впервые даёт физическое объяснение тому, почему сверхновые типа Ia столь предсказуемы: турбулентность сама «выбирает» для взрыва одну и ту же конфигурацию, как река всегда находит кратчайший путь к морю.
Сверхновая SN 1999aa, с которой сравнили модели, была на 20% ярче обычных сверхновых типа Ia — но её спектр всё равно совпал с модельным, подтверждая универсальность механизма.
В романе Артура Кларка «Свидание с Рамой» астрономы замечают аномально яркую сверхновую, которая позже оказывается инопланетным кораблём — но в реальности даже сверхъяркие сверхновые типа Ia теперь находят объяснение в турбулентности.