Астрономи виявили зірку “золотого стандарту” в Чумацькому Шляху

Близько до нашого Сонця в галактиці Чумацький Шлях знаходиться відносно яскрава зоря, і в ній астрономам вдалося визначити найширший спектр елементів серед зірок за межами нашої Сонячної системи.

Про це розповідають в Мічиганському університеті, передають OstanniPodii.com

Дослідження 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. Результати дослідження опубліковані на сайті arXiv та прийняті до публікації у серії The Astrophysical Journal Supplement.

“Наскільки мені відомо, це рекорд для будь-якого об'єкта за межами нашої Сонячної системи. І 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 Ян Родерер, провідний автор дослідження. “Ці елементи були отримані в результаті процесу захоплення швидких нейтронів. Саме це ми намагаємося вивчити: фізику, щоб зрозуміти, як, де та коли були отримані ці елементи”.

Процес, також називається "r-процесом", що 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 та торій — такі, які виявлені на HD 222925, і всі вони, за словами астрономів, рідко виявляються у зорях.

“Для того, щоб вивільнити нейтрони й 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 — два, можливо”.

Одне з таких середовищ було підтверджено: злиття нейтронних зірок. Нейтронні зорі — це зруйновані ядра надгігантських зірок, які є найменшими та найщільнішими з відомих небесних об'єктів. Зіткнення пар нейтронних зірок викликає гравітаційні хвилі, і у 2017 році астрономи вперше виявили гравітаційні хвилі від нейтронних зірок, що зливаються. Інший спосіб, у якому може відбуватися r-процес, — це вибухова смерть масивних зірок.

“Це важливий крок уперед: визнання того, де може відбуватися r-процес. Але набагато більший крок — сказати: "Що насправді сталося внаслідок цієї події? Що там було?"” сказав Родерер. “Саме у цьому полягає суть нашого дослідження”.

Елементи, які Родерер та його команда ідентифікували в HD 222925, утворилися або у масивній надновій, або при злитті нейтронних зірок на самому початку існування Всесвіту. Матеріал був вивільнений та викинутий назад у космос, де пізніше переутворився у зірку, яку зараз вивчає Родерер.

Ця зірка може бути утримувачем 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 Хаббла, 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 в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі для збору світла від HD 222925 в оптичній частині світлового спектра.

Ці спектри кодують "хімічні відбитки" елементів усередині зірок, і читання цих спектрів дозволяє астрономам не лише визначити елементи, які у зірці, а й кількість того чи іншого елемента у зірці.

Анна Фребель є співавтором дослідження та професором фізики у Массачусетському технологічному інституті. Вона допомагала у спільній інтерпретації картини достатку елементів у HD 222925 та у тому, як це впливає на наше розуміння походження елементів у космосі.

“Тепер ми знаємо докладний поелементний результат якоїсь події r-процесу, що стався на ранніх стадіях Всесвіту”, - сказала Фребель. “Будь-яка модель, яка намагається зрозуміти, що відбувається з r-процесом, повинна бути здатна відтворити це”.

Багато зі співавторів дослідження входять до групи 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 та в яких кількостях були отримані в r-процесі з безпрецедентним рівнем деталізації.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• астрофізика