На околицях нашого Сонця в галактиці Чумацький Шлях знаходиться відносно яскрава зірка, в якій астрономи визначили найширший спектр елементів, який може бути присутній у зірці за межами нашої Сонячної системи. Дослідження, проведене під керівництвом астронома університету Мічігану Яна Редерера, виявило 65 елементів у зірці HD 222925. Сорок два з виявлених елементів є важкими елементами, які знаходяться в нижній частині періодичної таблиці елементів. Ідентифікація цих елементів в одній зірці допоможе астрономам зрозуміти так званий процес швидкого захоплення нейтронів, або один з основних способів створення важких елементів у Всесвіті.
«Наскільки мені відомо, це рекорд для будь-якого об’єкта за межами нашої Сонячної системи. Що робить цю зірку такою унікальною, то це дуже висока відносна частка елементів, перерахованих у нижніх двох третинах періодичної таблиці. Ми навіть виявили золото», – сказав Родерер. «Ці елементи були отримані в результаті процесу захоплення швидких нейтронів. Саме це ми намагаємося вивчити: фізику, щоб зрозуміти, як, де і коли були отримані ці елементи».
Процес, який також називається «r-процесом», починається з присутності легких елементів, таких як залізо. Потім, швидко – близько секунди – до ядер легких елементів додаються нейтрони. В результаті утворюються важчі елементи, такі як селен, срібло, телур, платина, золото і торій – такі, які виявлені на HD 222925, і всі вони, за словами астрономів, рідко виявляються у зірках. «Для того, щоб вивільнити нейтрони і додати їх у ядра атомів, необхідно багато вільних нейтронів і дуже висока енергія», – сказав Родерер. «Існує не так багато середовищ, у яких це може статися».
Одне з таких середовищ було підтверджено: злиття нейтронних зірок. Нейтронні зірки – це ядра, що зруйнувалися, надгігантських зірок, які є найменшими і щільними з відомих небесних об’єктів. Зіткнення пар нейтронних зірок викликає гравітаційні хвилі, і в 2017 році астрономи вперше виявили гравітаційні хвилі від нейтронних зірок, що зливаються. Інший спосіб, у якому може відбуватися r-процес, – це вибухова смерть потужних зірок. Елементи, які Родерер та його команда ідентифікували в HD 222925, утворилися або у масивній надновій зірці, або при злитті нейтронних зірок на самому початку існування Всесвіту.
Ця зірка може бути використана як проксі для того, що могло б статися в результаті однієї з цих подій. Будь-яка модель, розроблена в майбутньому, яка продемонструє, як r-процес або природа виробляють елементи в нижніх двох третинах періодичної таблиці, повинна мати той самий підпис, що і HD 222925, говорить Родерер.
Дуже важливо, що астрономи використовували інструмент космічного телескопа Габбл, який може збирати ультрафіолетові спектри. Цей прилад зіграв ключову роль у тому, що астрономи змогли зібрати світло в ультрафіолетовій частині спектру – слабке світло, яке походить від такої холодної зірки, як HD 222925. Астрономи також використовували один із телескопів Магеллана – консорціуму, партнером якого є U-M – в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі для збору світла від HD 222925 в оптичній частині світлового спектру. Ці спектри кодують «хімічні відбитки пальців» елементів усередині зірок, і зчитування цих спектрів дозволяє астрономам не тільки визначити елементи, які вже присутні у зірці, а й кількість того чи іншого елемента.
Багато співавторів дослідження входять у групу під назвою «Альянс R-процесу» – групу астрофізиків, що займаються розв’язанням великих питань, пов’язаних з r-процесом. Цей проєкт означає одну з ключових цілей групи: визначити, які елементи і в яких кількостях були отримані в r-процесі з безпрецедентним рівнем деталізації.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Читайте також: