Моделирование карликовой галактики выявляет различные пути обогащения стронция

Процессы захвата нейтронов в различных типах звезд отвечают за создание элемента-металла стронция.

Моделирование карликовой галактики астрофизиками японского исследовательского института RIKEN раскрыло различные процессы, с помощью которых порождаются умеренно тяжелые металлы, такие как стронций-1. Они обнаружили, что для объяснения наблюдаемого количества этих металлов в карликовых галактиках нужно минимум четыре вида звезд, рассказывают в RIKEN.

Звезды – это алхимики космоса. Например, многие самых легких элементов периодической таблицы образуются ядерным синтезом в звездах. Но происхождение некоторых более тяжелых элементов более загадочное.

Реакции синтеза могут сделать элементы такими же тяжелыми, как железо и никель, тогда как еще более тяжелее элементы создаются, когда ядра захватывают дополнительные нейтроны. Экстремальные условия, например, в сверхновой или при слиянии двух нейтронных звезд, приводят к быстрому процессу захвата нейтронов (r-процесс). В противоположность этому, процесс медленного захвата нейтронов (s-процесс) происходит более постепенно, например, в так называемых асимптотических гигантских расширяющихся звездах в конце их жизни. Каждый процесс – и каждая среда – порождают различную смесь тяжелых элементов.

Металлы, выкованные в этих процессах, в конце концов выбрасываются в космос по мере того, как звезда погибает, и могут быть включены в состав новых звезд. Отслеживание распределения этих унаследованных элементов может помочь понять, как они были сделаны.

Например, стронций является одним из самых легких элементов, созданных в r-процессе. Некоторые звезды в карликовых галактиках, близких к Млечному Пути, имеют необычно высокое соотношение стронция к барию, что позволяет предположить, что они производились в различных средах.

Чтобы исследовать происхождение этого стронция, Ютака Хирай из Центра вычислительной науки RIKEN и двое его коллег смоделировали карликовую галактику с распределением металлов, аналогичному тому, который наблюдается в соседних карликовых галактиках. Затем они посмотрели, какие звездные процессы привели к обогащению стронция.

Исследователи обнаружили, что слияние нейтронных звезд и асимптотические гигантские расширяющиеся звезды не могут объяснить все обогащение стронция при их моделировании. Часть обогащения происходит от вращающихся массивных звезд, где смешивание материалов внутри звезды может генерировать нейтроны для определенной формы s-процесса.

"Но самый важный наш вывод - это то, что выбросы с электрон-захватывающих сверхновых могут образовывать звезды с сильно увеличением соотношения стронций-барий, - говорит Хирай. - Ожидается, что взрыв электрон-захватывающих сверхновой происходит в самом низком диапазоне масс массивных звезд, которые в восемь-десять раз превышают массу Солнца". Эти звезды известны тем, что имеют ядра, богатые кислородом, неоном и магнием.

Сейчас команда Хираи намерена провести более детальное сравнение между симуляцией и наблюдениями за элементными излишками в звездах в Млечном Пути и вокруг него.

Читайте еще интересные новости о космосе.