Создана новая периодическая таблица элементов, рожденных звездами

МОСКВА, 15 сен — РИА Новости. Новое исследование опровергло гипотезу о том, что все тяжелые элементы во Вселенной образовались в столкновениях нейтронных звезд. По расчетам ученых, мощности этого процесса недостаточно, к тому же он не может объяснить, откуда появилось золото. Авторы предложили свою альтернативную гипотезу и создали первую "звездную" Периодическую таблицу элементов. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal.

Считается, что весь водород во Вселенной был создан Большим взрывом, который также произвел много гелия и лития. Все остальные элементы возникли в результате ядерных процессов, происходящих внутри звезд, и были выброшены в космос в конце их жизни.

Массивные звезды заканчивают свою жизнь взрывом сверхновых; такие, как Солнце, выбрасывают элементы в виде плотных потоков, подобных солнечному ветру; а сверхплотные остатки сгоревших солнц — нейтронные звезды — сталкиваются и сливаются друг с другом.

Впервые столкновения нейтронных звезд астрономы наблюдали в 2017 году. Тогда же возникло предположение, что в этом процессе возникают все элементы тяжелее железа. Однако, с самого начала были сомнения. В частности, модели, построенные на основе слияния нейтронных звезд не могли объяснить появление большого количества золота и некоторых других элементов.

Новый анализ эволюции галактик, который провели ученые из Австралии и Великобритании, показал, что роль нейтронных звезд была сильно переоценена, а за образование большинства тяжелых элементов отвечает какой-то другой звездный процесс.

"Мы можем думать о звездах как о гигантских скороварках, в которых создаются новые элементы, — приводятся в пресс-релизе Австралийского центра передового опыта по астрофизике всего неба ARC слова одного из авторов исследования Аманды Каракас (Amanda Karakas). — Реакции, в которых рождаются эти элементы, также обеспечивают энергию, заставляющую звезды ярко сиять в течение миллиардов лет. С возрастом они производят все более и более тяжелые элементы, поскольку их внутренности нагреваются".

Самые тяжелые элементы, по мнению авторов, были созданы совершенно иным звездным явлением — необычными сверхновыми, которые, коллапсируя, очень быстро вращаются и генерируют сильные магнитные поля.

"Слияние нейтронных звезд не привело к образованию тяжелых элементов на раннем этапе жизни Вселенной, и этого не происходит сейчас, 14 миллиардов лет спустя, — считает Каракас. — Чтобы объяснить обилие этих элементов сегодня, просто не хватает столкновений".

Авторы построили модель, которая впервые объясняет происхождение всех элементов сразу, и на ее основе создали новую Периодическую таблицу, показывающую звездное происхождение всех природных элементов от водорода до урана.

В соответствии с результатами моделирования, массивные звезды, масса которых превышает массу Солнца примерно в восемь раз, которые в конце своей жизни взрываются как сверхновые, производят многие элементы — от углерода до железа, включая большую часть кислорода и кальция, необходимых для жизни. Звезды в восемь раз меньше, чем Солнце, производят углерод, азот и фтор, а также половину всех элементов тяжелее железа.

"Помимо водорода, нет другого элемента, который был образован только одним типом звезд, — объясняет еще один автор исследования, доцент Чиаки Кобаяши (Chiaki Kobayashi) из Университета Хартфордшира в Великобритании. — Половина углерода образуется из умирающих маломассивных звезд, а другая половина — из сверхновых. Половина железа поступает из обычных сверхновых массивных звезд, а другая — их сверхновых типа Ia, которые образуются в двойных системах звезд с малой массой".

Модель хорошо объясняет количества большинства элементов, однако и в ней золото стоит особняком.

"Серебро производится в избытке, но золота в модели недостаточно, по сравнению с наблюдениями. Это означает, что, возможно, надо искать новый тип звездного взрыва или ядерной реакции", — отмечает Кобаяши.

Сами авторы предполагают, что золото могло возникнуть при столкновении особых нейтронных звезд, образующихся из пары массивных звезд, связанных гравитацией. При таких столкновениях появляются самые тяжелые элементы, встречающиеся в природе.

Исследователи считают, что их результаты существенно изменят принятую в настоящее время модель эволюции Вселенной.