Hladový neon lapá elektrony. Kredit: Kavli IMPU.

Veliké hvězdy, jejichž hmotnost odpovídá 8 až 10 Sluncím, obvykle vytvářejí jádro, které se skládá z kyslíku, hořčíku a neonu. Takové hvězdné jádro je pak plné degenerovaných elektronů, které se podílejí na udržení existence jádra proti neustálému působení bezohledné gravitace. Jakmile hustota jádra hvězdy přesáhne určitou hranici, tak se hořčík a pak i neon pustí do „pojídání“ degenerovaných elektronů.

Fáze supernovy s vychytáváním elektronů. Kredit: Kavli IMPU.

Jde o proces zachycení elektronů "electron capture" , přičemž upoutaný elektron s jaderným protonem interaguje za vzniku neutronu s neutrinem. Dřívější studie ukázaly, že k tomuto procesu dochází, když se hmota jádra hvězdy blíží Chandrasekharově mezi. Zatím ale nebylo jasné, zda takové poutání s přeměnou elektronů může spustit vznik neutronové hvězdy.

Mezinárodní tým badatelů nedávno zjistil, že neon v jádru zmíněných hvězd svým pohlcováním degenerovaných elektronů skutečně může způsobit zhroucení hvězdy do extrémní podoby neutronové hvězdy a odpálí tím hvězdu jako supernovu. Vědci detailně studovali evoluci hvězdy o hmotnosti 8,4 Sluncí a spustili si řadu počítačových simulací. V simulacích se zaměřili hlavně na situaci v jádru hvězdy, jehož tvar udržuje tlak degenerovaných elektronů, působící proti gravitaci hvězdy.

Ikonická Krabí mlhovina. Kredit: Kavli IMPU.

Výsledky simulací ukazují, že neon, a v menší míře také hořčík pohlcují degenerované elektrony a jejich množství v jádru hvězdy rychle klesá. Při popsaném poutání elektronů se uvolňuje značné množství tepla. Když hustota v jádru dotyčné hvězdy přesáhne 10¹⁰ g/cm³, kyslík v jádru zahájí „spalování“ materiálu v jádru, při němž vznikají atomová jádra železa, niklu a podobných prvků. Je tam takové horko, že protony unikají z atomových jader, což dále přispívá k poutání elektronů.

Výsledkem toho všeho může být supernova poutající elektrony (electron capture supernova). U některých hvězd o tomto rozsahu hmotnosti (8 až 10 Sluncí) může dojít k tomu, že kvůli ztrátám hmoty hvězdnými vichry nevznikne neuronová hvězda, ale bílý trpaslík, složený z kyslíku, hořčíku a neonu. Autoři studie jsou přesvědčeni, že právě jimi popsaný mechanismus supernovy může vysvětlit některé vlastnosti supernovy, která z našeho pohledu explodovala v roce 1054 a vytvořila divukrásnou Krabí mlhovinu.

Literatura

Kavli IMPU 30. 3. 2020.

Astrophysical Journal online 25. 11. 2019.