Zespół badawczy skupił się na zjawisku oscylacji neutrin, czyli przechodzenia tych cząstek między różnymi "smakami". W ramach obliczeń zasymulowano zapadanie się jądra 195 masywnych gwiazd o masach od dziewięciu do 120 mas Słońca, testując kilka wariantów zachowania neutrin we wnętrzu obiektu podczas kolapsu. Wnioski wskazują, że to właśnie przemiany neutrin mogą w istotny sposób wpływać na przebieg końcowej fazy życia gwiazdy i jej ostateczną postać.
Podczas gwałtownego zapadania się jądra, gdy masywna gwiazda wyczerpie paliwo jądrowe, produkowane są ogromne ilości neutrin. W ekstremalnych warunkach gęstości i temperatury cząstki te przenoszą około 99 proc. energii uwalnianej w tym procesie. To oznacza, że nawet subtelne zmiany w ich zachowaniu mogą przesunąć szalę: w jednym scenariuszu dochodzi do supernowej i pozostaje gwiazda neutronowa, w innym – obiekt zapada się dalej, tworząc czarną dziurę.
Przez długi czas zakładano, że oscylacje neutrin mają znikomy wpływ na sam mechanizm wybuchu supernowej. Najnowsze wyniki z symulacji sugerują jednak, że przy tak wielkiej liczbie emitowanych cząstek pomijanie ich wzajemnych oddziaływań przestaje być uzasadnione. Tego typu efekty mogą prowadzić do nieoczekiwanych zmian w strukturze zapadającego się jądra, a w konsekwencji – do innego finału ewolucji gwiazdy.
DLA CIEBIECyfrowy Polak - Wykluczenie cyfrowe
Rezultaty badań wpisują się w jedną z istotnych zagadek obserwacyjnych: liczba rejestrowanych wybuchów supernowych we Wszechświecie okazuje się niższa, niż sugerowały wcześniejsze przewidywania teoretyczne. Współautorka pracy Mariam Gogilashvili podkreśliła, że neutrina nie są detalem w tym procesie, bo niosą zdecydowaną większość energii podczas kolapsu – a nawet drobna zmiana ich właściwości może przesądzić o losie obiektu.
Symulacje wskazały szczególną wrażliwość na przemiany smakowe neutrin w przypadku gwiazd o masach od 16 do 30 razy większych od Słońca. Dotychczasowe obliczenia sugerowały, że wiele takich obiektów powinno kończyć życie w widowiskowych eksplozjach. Po uwzględnieniu oscylacji neutrin część z nich – zamiast supernowej – ma jednak częściej tworzyć czarne dziury, co może tłumaczyć brak spodziewanej liczby rozbłysków na niebie.
To samo odkrycie może też pasować do innej zagadki: obserwowanego znikania największych czerwonych nadolbrzymów bez jednoznacznego śladu po supernowej. Jeden z możliwych scenariuszy zakłada, że takie gwiazdy kończą życie jako czarne dziury, a o przebiegu decyduje specyficzny "tor" przemian neutrin. Dodatkowo obliczenia sugerują, że gwiazdy neutronowe powstające po takich kolapsach mogą mieć mniejsze masy, niż zakładano wcześniej – co jest spójne z obserwacjami astronomicznymi.
Badacze zapowiadają dalsze prace nad bardziej zaawansowanymi, trójwymiarowymi symulacjami, które pozwolą dokładniej prześledzić wpływ neutrin i ich oscylacji na końcowe etapy ewolucji masywnych gwiazd. W ich ocenie rozwój takich modeli może pomóc odpowiedzieć na kilka kluczowych pytań astrofizyki – m.in. o mechanizmy powstawania czarnych dziur oraz o to, dlaczego supernowe wydają się rzadsze, niż wynikało z wcześniejszych teorii.
Redaktor serwisu WP Tech. Od ponad 10 lat codziennie pisze o astronomii, astrofizyce, kosmologii i eksploracji przestrzeni kosmicznej. Od samego początku stara się zostać prawdziwym kronikarzem pierwszych kroków ludzkości ku gwiazdom. Tak się dobrze złożyło, że przypadło mu żyć w czasach, w których ludzkość dokonuje fenomenalnych odkryć i po raz pierwszy w historii ma szansę zajrzeć na kres wszechświata i postawić stopę na innej planecie. Poza pracą - miłośnik psów i wielokilometrowych spacerów po lasach Wielkopolski.
