Международная группа физиков выяснила, что сверхбыстрые превращения нейтрино одного типа в другой могут играть ключевую роль в запуске взрывов сверхновых. Речь идет о так называемых fast flavor conversions — стремительных «переключениях вкусов» элементарных частиц, возникающих сразу после коллапса ядра массивной звезды. Результаты исследования доступны на портале arXiv.
Нейтрино — почти невесомые частицы, которые крайне слабо взаимодействуют с веществом. Во время гибели звезды именно они уносят до 99% энергии взрыва. Но десятилетиями астрофизики не могли до конца понять, почему ударная волна после коллапса ядра иногда затухает, а иногда приводит к полноценной вспышке сверхновой.
Новое моделирование показало: решающим фактором могут быть быстрые превращения нейтрино между тремя сущностями — электронным, мюонным и тау-нейтрино. Эти превращения происходят непосредственно в ядре звезды и занимают наносекунды. Само явление осцилляции нейтрино было открыто совсем недавно — в 2015 году Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую за это открытие премию по физике.
Взрыв начинается глубоко внутри
Авторы нового исследования смоделировали процессы после коллапса ядра массивной звезды. В этот момент формируется сверхплотная протонейтронная звезда, а вокруг нее возникают колоссальные потоки нейтрино.
Распределение нейтрино по направлениям движения и энергиям может создавать нестабильности. Из-за них частицы начинают лавинообразно менять тип. Такие «вкусовые перевороты» способны перераспределять энергию внутри коллапсирующей звезды и усиливать нагрев вещества за ударной волной — а значит, провоцировать запуск взрыва.
Физики считают, что этот механизм также влияет на образование тяжелых элементов — золота, урана и платины — которые рождаются в экстремальных условиях сверхновых.
Нейтрино прилетают раньше света
Интересно, что нейтрино способны покидать умирающую звезду практически мгновенно, тогда как свет пробивается наружу часами или даже сутками. Именно поэтому во время взрыва сверхновой SN 1987A ученые сначала зарегистрировали всплеск нейтрино и лишь потом увидели в телескопы сам взрыв.
Сегодня физики пытаются научиться использовать нейтрино как «рентген» звездных недр. В мае 2026 года на орбиту даже отправили первый космический детектор нейтрино SNAPPY, который должен проверить возможность наблюдения «нейтрончиков» вне Земли.
Исследователи подчеркивают, что моделирование быстрых переключений нейтрино пока остается одной из самых сложных задач современной астрофизики. Процессы требуют колоссальных вычислительных мощностей и учета квантовых эффектов в экстремальной среде.
О свежих моделях вспышек сверхновых мы рассказали здесь.
Источник: hi-tech.mail.ru