Астрономи з'ясували, що ядра зірок проміжних мас в результаті спалаху наднової з превалюючою ймовірністю перетворюються не в нейтронні зірки, а в білі карлики, при цьому частково руйнуючись. До такого висновку, що суперечить домінуючій сьогодні точці зору, вчені прийшли завдяки вперше проведеним вимірюванням ймовірності забороненого бета-розпаду ядер фтора. Ця реакція, яку дослідники називають «останньою невирішеною проблемою ядерної фізики» таких зірок, пов'язана з розвитком вибуху наднової, а новий вимір настільки відрізняється від попередніх значень, що вносить істотні корективи в хід процесу, пишуть автори в, досліди з ядрами фтора описані в окремій публікації в.
Основний параметр, що визначає темп еволюції зірки та її фінальну стадію, - це маса. Астрономи виділяють кілька категорій світил, яких очікує різна доля. Існують різні варіанти категоризації, згідно одного з них виділяються наступні групи зірок: легені (маса менше семи мас Сонця), важкі (крупніше Сонця в одинадцять і більше разів), а також проміжні.
Спостереження і теоретичні моделі однозначно пророкують, що легкі зірки наприкінці життя перетворяться на білі карлики, перед цим скинувши зовнішні шари у відносно швидкому, але не вибуховому процесі. Також добре відомо, що основний етап існування важких зірок завершується спалахом наднової і колапсом ядра з утворенням нейтронної зірки або чорної діри. Однак доля світив проміжних мас менш ясна.
Згідно з сьогоднішніми уявленнями, зірку проміжної маси чекає або втрата маси і перетворення на білого карлика, або вибух, проте його точний механізм залишається предметом дебатів. Основних варіантів два: наднова з гравітаційним колапсом ядра (більш точна класифікація - наднова з електронним захопленням) і нейтронна зірка в результаті, або термоядерний вибух істотної частини, який призводить або до майже повного знищення ядра зірки, або залишає білий карлик.
Ключовим параметром, що визначає тип вибуху, виявляється темп електронного захоплення ядрами ізотопу неон-20, в результаті якого з'являється фтор-20. Однак ймовірність переходу основними станами цих ядер не була точно вимірена в лабораторних експериментах. Ситуація ускладнюється тим, що цей перехід відноситься до двічі заборонених, тобто його ймовірність при звичайних умовах значно нижче, ніж у інших процесів. Зокрема, на Землі набагато більш вірогідне електронне захоплення в разі збудженого атома 20Ne2 +, а не знаходиться в основному стані 20Ne0 +. Вважається, що в надрах зірок через високі температури і концентрації ситуація інша.
Фізики з Данії, США, Німеччини, Фінляндії, Швеції та Індії за участю Олівера Кірсбома (Oliver Kirsebom) з Орхуського університету вперше точно виміряли досвідченим шляхом ймовірність електронного захоплення, яка виявилася істотно вище значення, передбачуваного раніше за непрямими ознаками. Включення отриманого числа в численні моделі зоряної еволюції призвело до значного збільшення ймовірності термоядерного вибуху, а не колапсу ядра.
Для визначення параметрів ядерної взаємодії вчені обстрілювали тонку вуглецеву мішень пучком радіоактивних ядер фтора-20, деякі з яких застрягали в шарі. Потім фізики спостерігали за бета-розпадом цих ядер з отриманням неона-20, електрону і антинейтрино - зворотним процесом по відношенню до електронного захоплення. Властивості цих явищ пов'язані, і, знаючи темп одного, можна розрахувати параметри іншого. Дослідники аналізували лише електрони з енергією вище 5,8 мегаелектронвольт, оскільки розпад фтора на збуджений 20Ne0 + призводить до втрати 1,634 мегаелектронвольт енергії, яка витрачається на випромінювання фотона збудженим неоном, а в разі розпаду в основний стан 20Ne0 + вся енергія в 7,024 мегаелектронвольт передається електрону і антинейтрино.
Ймовірність розпаду виявилася на рівні 0,00041 відсотка, тобто приблизно одне з 250 тисяч ядер фтора-20 розпадалося в неон в основному стані. Це значення тільки з першого погляду мало - насправді воно набагато вище попередніх оцінок і виявляється другим за силою серед всіх точно вимірених двічі заборонених ядерних переходів.
Використання вимірюваного значення в контексті зірок призвело до збільшення оцінки темпу електронного захоплення на вісім порядків. Настільки сильна зміна призвела до раннього розігріву ядер світив і початку реакцій злиття кисню при менших щільностях. У результаті відбувається термоядерна детонація кисню, але її енергія менша, ніж в альтернативному сценарії наднової з колапсом ядра. Всі проведені авторами моделювання в результаті передбачили в якості фінальної стадії білий карлик з переважним вмістом кисню, неона і елементів групи заліза.
Автори зазначають, що еволюційний трек, який вийшов у їхній роботі, виявляється найімовірнішим і, можливо, навіть єдиним для отримання білих карликів такого складу. У зв'язку з цим спостереження подібних об'єктів дозволять на практиці перевірити отримані результати.
Раніше астрономи знайшли наднову, виділили в антарктичному снігу свіжий радіоактивний попіл надновий і не змогли теоретично пояснити кращого кандидата на парно-нестабільну наднову.