Астрофизики пришли к неожиданному выводу о тяжелых элементах во Вселенной
После Большого взрыва Вселенная состояла в основном из водорода и нескольких атомов гелия — самых легких элементов в таблице Менделеева. Все остальные, более тяжелые элементы появились в течение следующих 13,8 млрд лет. Многие из них, например, железо, были созданы звездами в процессе ядерного синтеза. Источником других считается такое явление, как быстрый гамма-всплеск. Однако, по мнению исследователей, есть и другие причины их образования.
Гамма-всплески — это яркие, быстрые и мощные взрывы, которые могут происходить со скоростью, в квинтиллион раз превышающей светимость Солнца. Такие вспышки могут быть длинными и короткими. Первые длятся больше двух секунд и происходят, как полагают ученые, из-за гибели массивных и быстро вращающихся звезд, в результате чего образуется черная дыра. Согласно этой теории, быстрое вращение превращает вещество, выброшенное во время коллапса звезды, в узкие струи, которые движутся с чрезвычайно высокой скоростью. Короткие вспышки длятся менее двух секунд и, как считается, вызваны столкновением двух нейтронных звезд — компактных и плотных «мертвых» небесных тел.
В августе 2017 года произошло важное событие, подтвердившее эту теорию. Два детектора гравитационных волн в США — Ligo и Virgo — обнаружили сигнал, который, по-видимому, исходил от двух нейтронных звезд, которые вот-вот должны были столкнуться. Через несколько секунд был обнаружен исходивший из того же места короткий гамма-всплеск, который получил название GRB 100817A. В результате наблюдений ученые обнаружили там же килоновую звезду и получили свидетельства того, что во время взрыва образовалось много тяжелых элементов. Авторы исследования, опубликованного в авторитетном журнале Nature, проанализировали взрыв и выяснили, что килоновая, по-видимому, образовала две разные категории выбросов: одна состояла в основном из легких элементов, а другая — из тяжелых.
По данным исследователей, тяжелые элементы могли образоваться в процессе быстрого захвата нейтронов (также известном как «r-процесс»), во время которого ядра более тяжелых элементов, таких как, например, железо, за короткое время захватывают множество нейтронных частиц. Затем они быстро увеличиваются в массе, образуя гораздо более тяжелые элементы. Однако для того, чтобы r-процесс произошел, необходим ряд условий: высокая плотность и температура, а также большое количество свободных нейтронов. И гамма-всплески как раз соответствуют этим требованиям, но слияния двух нейтронных звезд, подобные тому, которое вызвало вспышку GRB 170817A, — очень редкие события и вряд ли могут быть источником большого количества тяжелых элементов во Вселенной.
В недавнем исследовании ученые рассмотрели длинный гамма-всплеск GRB 221009. Он произошел 9 октября 2022 года и был самым ярким за всю историю наблюдений. Его последствия, в том числе, наблюдал космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) спустя шесть месяцев после взрыва. На основе полученных данных, исследователи выяснили, что, несмотря на необычайную яркость, астрономическое событие было вызвано всего лишь обычным взрывом сверхновой.
Они также определили количество тяжелых элементов, которые образовались из-за вспышки. Результат их удивил, поскольку они не обнаружили никаких признаков возникновения элементов в ходе r-процесса. Именно это натолкнуло ученых на мысль, что помимо гамма-всплесков есть и другие источники тяжелых элементов во Вселенной, установлением которых они займутся в следующих научных работах.
Самое популярное
