МОСКВА, 23 окт — РИА Новости. Астрономам впервые удалось определить, что при взрыве двух нейтронных звезд, образуется стронций. Теперь однозначно доказано, что это событие действует как реактор, в котором синтезируются тяжелые элементы. Результаты опубликованы в журнале Nature.
При слиянии двух нейтронных звезд, происходит взрыв, физики называют это событие килоновой, создаются условия для синтеза большого количества элементов, более тяжелых, чем железо. Основной действующий при этом механизм теоретически известен как r-процесс или быстрый захват нейтронов. Однако на практике ученым ранее никогда не удавалось определить, какие именно элементы при этом образуются, так как нужно было произвести спектральные наблюдения сразу же после взрыва.
Это удалось сделать ученым из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге (Германия) совместно с коллегами из Дании, Италии, Исландии, США, Великобритании и Нидерландов. В спектре килоновой AT2017gfo были отчетливо зафиксированы характеристические линии стронция. Измерения производились с помощью спектрографа X-shooter на телескопе VLT (Очень большой телескоп) Европейской Южной Обсерватории (ESO) в Чили.
Событие произошло в августе 2017 года. Коллаборация LIGO зафиксировала мощный гравитационно-волновой сигнал, за которым последовал взрыв килоновой, проявленный в виде гамма-всплеска и сохраняющегося в течение нескольких дней свечения в видимой части спектра, вызванного радиоактивными процессами.
Ученые увидели, как взрывное слияние звезд породило расширяющуюся сферу с начальной температурой около 4300 градусов Цельсия, двигающуюся со скоростью 0,2-0,3 скорости света, которая поблекла и остыла в последующие дни. Сфера состояла из новообразованного вещества, из которого только стронций было около пяти масс Земли.
Впервые получены однозначные свидетельства возникновения при слиянии нейтронных звезд r-процесса, в котором образуются тяжелые элементы, такие как золото, свинец, уран и другие. Кроме того, это первое эмпирическое подтверждение того, что нейтронные звезды действительно состоят из нейтронов.
R-процесс очень быстрый. В секунду более 1022 нейтронов проходят через площадь в один квадратный сантиметр. Бета-распад превращает некоторые из них в протоны (при этом испускается один электрон и одно антинейтрино). При этом даже тяжелые элементы синтезируются из отдельных нейтронов менее чем за секунду. Особенность этого механизма заключается в том, что нейтроны успевают объединиться быстрее, чем вновь созданный изотоп распадется.
© Müllerthann/MPIA
Схема r-процесса: нейтроны быстро образуют большие соединения, отдельные нейтроны которых распадаются на протоны, а электрон и антинейтрино испускаются во время каждой отдельной реакции
Ученые хорошо понимали, как образовались самые легкие элементы во Вселенной — водород и гелий. Они были сформированы в больших количествах в результате Большого взрыва. Ядерный синтез в ядрах звезд является хорошо известным источником элементов в диапазоне атомных масс от гелия до железа. Теперь достоверно известно, как синтезируются более тяжелые элементы.
«
"Данная работа — важный шаг в расшифровке нуклеосинтеза тяжелых элементов и их космических источников", — приводит слова одного из авторов исследования, астронома Камиллы Хансен (Camilla J. Hansen) из Института астрономии Макса Планка пресс-служба института. — "Это стало возможным только благодаря сочетанию новой дисциплины — гравитационно-волновой астрономии — с точной спектроскопией электромагнитного излучения. Эти новые методы дают надежду на дальнейшее понимание природы r-процесса".