Space

Астрономи знайшли вірогідне джерело важких елементів у Всесвіті

Важкі елементи, такі як золото, платина іуран, можуть утворюватися в колапсара - швидко обертаються масивних зірках, які коллапсируют в чорні діри, коли їх зовнішні шари вибухають в рідкісний вид наднової. Диск з матеріалу, що обертається навколо нової чорної діри для її харчування, може створити умови, необхідні для астрономічної алхімії повідомляє прес-реліз нового дослідження вчених з Колумбійського університету, опублікований порталом Science News. Повна версія доповіді прийнята до публікації журналом Nature.

«Чорні діри, народжені в таких екстремальних умовах - ті ще вибагливі їдці», - коментує співавтор дослідження астрофізик Брайан Метцгер з Колумбійського університету.

Проведене вченими комп'ютерне моделюванняпоказує, що за «один присід» вони способи «з'їсти» певну кількість матерії, а те, чим «гребують», розноситься космічним вітром, багатим нейтронами. Це середовище має відповідні умови для створення важких елементів, відзначають дослідники.

Наука довго ламала голову над тим, як з'являютьсянайважчі елементи у Всесвіті. Більш легкі, такі як вуглець, кисень і залізо, утворюються всередині зірок, а потім викидаються в зіркових вибухах - наднових. Але для створення елементів, розташованих нижче в періодичній таблиці, потрібно екстремальна среда, щільно заповнена нейтронами. У цьому середовищі може відбуватися ланцюжок реакцій, відома як r-процес, в якій атомні ядра швидко поглинають нейтрони і піддаються радіоактивному розпаду з утворенням нових елементів.

Раніше вчені припускали, що при зіткненнідвох мертвих зірок (нейтронних) r-процес може відбуватися в матеріалі, підірваному злиттям. Це припущення було підтверджено, коли астрономи вперше стали свідками зіткнення двох нейтронних зірок, що породили пульсацію простору-часу, так само відому як гравітаційні хвилі, і світло. Цей космічний феєрверк показав ознаки освіти суміші важких елементів, включаючи золото, срібло і платину.

Проте у пояснення за участю нейтроннихзірок є деякі прогалини. Злиття цих мертвих зірок може відбуватися досить довго. У той же час вчені виявили наявність важких елементів в древніх зірках, що сформувалися ще на зорі історії Всесвіту. Поки незрозуміло, чи могло злиття цих астрономічних об'єктів відбуватися досить швидко, щоб пояснити присутність елементів в цих ранніх зорях.

Коллапсари в свою чергу можуть виникати набагатошвидше, ще практично на стадії утворення зірок. І це явище може бути ефективним виробником важких елементів, вважає група Мецгера. Як зазначає сам Мецгер, один коллапсар здатний генерувати в 30 разів більше матеріалу r-процесу, ніж злиття нейтронних зірок. Дослідники повідомляють, що коллапсари можуть бути відповідальні за 80 відсотків елементів r-процесу у Всесвіті, а злиття нейтронних зірок - за інші залишилися.

Висновки нового дослідження вчених дозволяютьпо-новому поглянути на відкриття 2016 року, коли астрономи виявили, що карликова галактика під назвою Reticulum II зазнала катаклізм на початку історії Всесвіту, який залишив елементи r-процесу в її зірках. Тоді було винесено припущення про те, що саме злиття древніх нейтронних зірок стало джерелом важких елементів у Всесвіті. Результати останнього дослідження пропонують нового кандидата на роль цього джерела - коллапсари.

Астрофізик Анна Фребель з Массачусетського технологічного інституту, один із співавторів дослідження 2016 року, згодна з висновками дослідження групи Мецгера.

«Це дуже захоплююче. Злиття нейтронних зірок зустрічаються рідко, тому мені здалося, що ми виграли в лотерею. Але коллапсари зустрічаються приблизно в 10 разів рідше, тому, якщо вони це пояснюють, то створюється враження, що ми виграли в лотерею двічі », - коментує вчений.

Вченим поки невідомо наскільки часто виникаютьколлапсари і чи здатні вони виробляти ту кількість матеріалу, яке могло б пояснити той достаток важких елементів, яке спостерігається в нашому Всесвіті.

«Я думаю, що вердикт виносити ще рано», - говорить астрофізик Олександр Джі з Обсерваторії Інституту Карнегі в Пасадені (Каліфорнія, США), другий співавтор дослідження 2016 року.

Тепер вчені хочуть зрозуміти, коллапсари абонейтронні зірки краще пояснюють поведінку галактик, подібних Reticulum II, і освіту важких елементів. Подальші спостереження за наслідками наднових, викликаних колапсара, також допоможуть точніше визначити їх роль в цьому питанні.

Обговорити статтю можна в нашому Telegram-чаті.