Після свого “народження” Всесвіт складався переважно з водню та кількох атомів гелію. Це найлегші елементи в періодичній таблиці. Більш-менш всі елементи, важчі за гелій, утворилися за 13,8 млрд років між Великим вибухом і сьогоденням, і багато з них утворилися в результаті ядерного синтезу в зірках. Проте вчені говорять, що це процес утворення лише елементів, не важчих за залізо, тоді як важчі елементи мали б утворюватися інакше. Тож необхідно знайти процес чи явище, які за це відповідальні.
Одним з них може бути гамма-сплеск. Це масштабні космічні енергетичні викиди вибухового характеру, які можуть спалахувати зі світністю в сотні мільярдів разів більшою за світність нашого Сонця. Вчені поділяють гамма-сплески на дві категорії: довгі та швидкі. Довгі пов’язані зі смертю масивних зірок, що швидко обертаються. Згідно з цією теорією, при швидкому обертанні матеріал, викинутий під час колапсу масивної зорі, перетворюється на струмені, які рухаються з великою швидкістю.
Швидкі сплески тривають лише кілька секунд. На думку науковців, їхньою причиною є зіткнення двох нейтронних зірок. На користь цієї теорії свідчила подія, яка сталася у серпні 2017 року. Тоді два детектори гравітаційних хвиль у США Ligo і Virgo виявили сигнал, який, здавалося, йшов від двох нейтронних зірок, що наближалися до зіткнення.
Через кілька секунд був виявлений швидкий гамма-сплеск, відомий як GRB 100817A, що виходив з того ж напрямку. Протягом кількох тижнів практично кожен телескоп на планеті використовувався для вивчення цієї події та її наслідків. Спостереження виявили кілонову в місці розташування GRB 170817A та надали докази того, що під час вибуху було утворено багато важких елементів. Вчені, які проаналізували вибух, показали, що ця кілонова, схоже, утворила дві різні категорії викидів. Один складався переважно з легких елементів, а інший – з важких.
Процес швидкого захоплення нейтронів, або r-процес, полягає в тому, що ядра важчих елементів, таких як залізо, захоплюють багато нейтронних частинок за короткий час. Потім вони швидко зростають у масі, утворюючи набагато важчі елементи. Однак для того, щоб r-процес працював, потрібні відповідні умови: висока щільність, висока температура і велика кількість доступних вільних нейтронів. Завдяки гамма-сплескам з’являються ті самі умови.
Однак злиття двох нейтронних зірок на кшталт GRB 170817A є дуже рідкісною подією. А якщо це рідкість, то навряд чи може бути джерелом великої кількості важких елементів, які існують у Всесвіті. Але як щодо довгих гамма-сплесків? Нещодавнє дослідження вивчало один такий – GRB 221009. Він отримав характеристику BOAT (найяскравіший за весь час) і, як можна здогадатися, викликав таку ж кампанію спостережень по всьому світу. Цей гамма-сплеск був у 10 разів енергійнішим за попереднього рекордсмена і настільки близьким до нас, що його вплив на атмосферу Землі можна було виміряти та порівняти з сонячною бурею.
Телескоп Вебба був одним з приладів, які вивчали наслідки вибуху. Він спостерігав за сплеском приблизно через шість місяців після того, як він відбувся, щоб не бути засліпленим післясвітінням від вибуху. Зібрані телескопом дані показали, що, попри надзвичайну яскравість події, вона була спричинена звичайним вибухом наднової.
Астрономи також підрахували кількість важких елементів, що утворилися під час вибуху, і не знайшли ознак елементів, що утворюються в результаті r-процесу. Висновки свідчать про те, що гамма-спалахи можуть не бути очікуваним ключовим джерелом важких елементів у Всесвіті. Тож, вочевидь, існує щось інше, і його ще доведеться знайти.
Читайте також: