Μερικά νεκρά αστέρια μπορεί να έχουν αρκετό ουράνιο για να πυροδοτήσουν μια θερμοπυρηνική βόμβα
Μια θερμοπυρηνική βόμβα μπορεί να χτυπά βαθιά στους πυρήνες ορισμένων νεκρών αστεριών. Μια νέα θεωρητική μελέτη ανιχνεύει πώς ορισμένα αστρικά πτώματα γνωστά ως λευκοί νάνοι θα μπορούσαν να συσσωρεύσουν μια κρίσιμη μάζα ουρανίου που θα πυροδοτούσε μια τεράστια έκρηξη σουπερνόβα.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για τις συνήθειες καταστροφής των λευκών νάνων, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για τη δημιουργία βαρέων στοιχείων όπως ο σίδηρος και το νικέλιο. Οι σουπερνόβα λευκοί νάνοι φωτίζουν το περιβάλλον τους με τη δύναμη 5 δισεκατομμυρίων Ήλιων και οι αστρονόμοι τα έχουν χρησιμοποιήσει ως «τυποποιημένα κεριά» για να μετρήσουν τεράστιες αποστάσεις σε όλο το σύμπαν. Ωστόσο, τέτοιες εκρήξεις δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητές και η νέα μελέτη θα μπορούσε να εξηγήσει ορισμένες, ασυνήθιστα αμυδρά παρατηρήσεις αυτού του τύπου σουπερνόβα.
"Είναι ένα διασκεδαστικό αποτέλεσμα", λέει ο αστροφυσικός Pier-Emmanuel Tremblay από το Πανεπιστήμιο του Warwick, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία.
Στο τέλος της ζωής τους, τα αστέρια έχουν έως και 10 φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας φουσκώνουν και αποβάλλουν τα εξωτερικά τους στρώματα. Αυτό αφήνει πίσω του έναν τρομακτικά καυτό πυρήνα μεγέθους Γης που αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από γυμνούς ατομικούς πυρήνες και ελεύθερα ηλεκτρόνια.
Ορισμένες κβαντομηχανικές ιδιότητες των ηλεκτρονίων τα εμποδίζουν να συμπιεστούν περαιτέρω μεταξύ τους, επιτρέποντάς τους να συγκρατούν την πυκνή οντότητα επάνω. Αυτό το υπολειμματικό αντικείμενο, που ονομάζεται λευκός νάνος, αρχίζει να ψύχεται και τελικά παγώνει σε έναν γιγάντιο στερεό κρύσταλλο για δισεκατομμύρια χρόνια.
Τα βαρύτερα στοιχεία παγώνουν πρώτα, καθιζάνοντας σαν ιζήματα στο κέντρο του νεκρού αστεριού. Αυτό έκανε τον θεωρητικό φυσικό Ματ Κάπλαν του Κρατικού Πανεπιστημίου του Ιλινόις και τους συναδέλφους του να αναρωτηθούν:Θα μπορούσε το ουράνιο, ένα από τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, να συσσωρευτεί μέσα σε έναν λευκό νάνο;
Το ουράνιο-235, ένα σπάνιο ισότοπο του στοιχείου, μπορεί να διασπαστεί αυθόρμητα, απελευθερώνοντας νετρόνια και ενέργεια. Εάν υπάρχει μια κρίσιμη μάζα του ισοτόπου κοντά, τα νετρόνια χτυπούν άλλους πυρήνες ουρανίου-235 σε μια αλυσιδωτή αντίδραση που οδηγεί σε μια ισχυρή έκρηξη.
«Είναι μια τρελή ιδέα», παραδέχεται ο Caplan. "Ήταν ένα σωρό βαριεστημένοι θεωρητικοί φυσικοί κατά τη διάρκεια της πανδημίας που σκέφτονταν αυτό το παράξενο πρόβλημα."
Οι λευκοί νάνοι είναι κυρίως άνθρακας και οξυγόνο. μόνο ένα μέρος ανά τρισεκατομμύριο είναι ουράνιο. Ωστόσο, ο Caplan και ο συν-συγγραφέας του, πυρηνικός αστροφυσικός Chuck Horowitz από το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα, Bloomington, έχουν υπολογίσει ότι κόκκοι νιφάδων μεγέθους άμμου που περιέχουν ουράνιο, θόριο και μόλυβδο θα μπορούσαν να κατακρημνιστούν μέσα στα πρώτα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια καθώς ψύχεται ένας λευκός νάνος.
Οι συγκεντρώσεις ουρανίου-235 μέσα σε αυτούς τους κρυστάλλους θα ήταν ανησυχητικά υψηλές. "Ξαφνικά αντί να είσαι ένας σε ένα τρισεκατομμύριο πυρήνες, έχεις έναν στους 10", λέει ο Caplan. "Και αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσατε να έχετε μια βόμβα."
Εάν το ουράνιο έφτανε ποτέ σε κρίσιμη μάζα, θα ανατιναζόταν αυθόρμητα - και θα αναφλεγόταν τα αποθέματα άνθρακα και οξυγόνου του λευκού νάνου, με αποτέλεσμα μια κατακλυσμική έκρηξη σουπερνόβα. Τα ευρήματα εμφανίστηκαν στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv αυτόν τον μήνα και έγιναν δεκτά για δημοσίευση στο Physical Review Letters .
Προς το παρόν, το σενάριο παραμένει υποθετικό. Ο Caplan ελπίζει ότι άλλοι ερευνητές θα είναι σε θέση να δοκιμάσουν τη θεωρία με ισχυρές προσομοιώσεις υπερκαινοφανών σε υπολογιστή. Μια τέτοια εργασία θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει τους αστρονόμους για το πώς να εντοπίσουν τέτοιους παροξυσμούς.
Ωστόσο, δεν είναι γνωστά πολλά για την εσωτερική σύνθεση των λευκών νάνων, επομένως δεν είναι σαφές εάν περιέχουν αρκετό ουράνιο-235 για να πυροδοτήσει μια έκρηξη, λέει ο Tremblay.
«Νομίζω ότι η φυσική είναι πολύ ενδιαφέρουσα», λέει. "Αλλά πρέπει να αναρωτηθούμε αν αυτό συνέβη ή θα συμβεί."
