“Зірки з європію” в карликовій галактиці Форнакс дають нове розуміння походження елементів

Дослідницька група фізиків виявила в супутниковій нашому Чумацькому Шляху карликовій галактиці найвищий вміст європію в зірках, які набагато молодші за більшість таких зірок.

Про це розповідають в Дармштадтському технічному університеті, Німеччина, який очолив дослідження.

Результати роботи групи EUROPIUM, очолюваної професором Альмуденою Арконес, яка отримала грант від Європейської дослідницької ради, 17 травня були опубліковані в "The Astrophysical Journal". Співавторами є д-р Моріц Райхерт (член EUROPIUM) та д-р Камілла Хансен з Інституту астрономії імені Макса Планка, Гейдельберг.

Європій є ключовим у розумінні утворення важких елементів в процесі швидкого захоплення нейтронів, так званого r-процесу. Це має вирішальне значення як для утворення половини елементів, важчих заліза, так і для загальної кількості торію та урану у Всесвіті.

Група EUROPIUM поєднала теоретичні астрофізичні моделювання із спостереженнями за найдавнішими зірками в нашій галактиці та в карликових галактиках. Останні — це маленькі галактики, в яких переважає темна матерія, і які обертаються навколо Чумацького Шляху. Карликові галактики є чудовими тестовими об'єктами для вивчення r-процесу, оскільки деякі найдавніші зірки, бідні на метали, ті, що існують від 10 до 13 мільярдів років, демонструють надлишок елементів r-процесу. Дослідження навіть постулювали, що лише одна багата нейтронами подія може бути відповідальною за це збагачення в найменших карликових галактиках.

Завдяки своєму відкриттю, дослідникам з Дармштадту та Гейдельбергу вдалося визначити найвищий вміст європію, який коли-небудь спостерігався — і вони придумали нову назву для таких зірок: "зірки з європію". Ці зірки належать до карликової галактики Форнакс — карликової сфероїдальної галактики з високим вмістом зірок. У своїй публікації група також повідомляє про перше в історії спостереження лютецію в карликовій галактиці та найбільшу вибірку спостережуваного цирконію.

Дуже рідка знахідка

"Зірки з європію" у Форнаксі народилися незабаром після вибухового виробництва важких елементів. Судячи з великої кількості зоряних металів, подія екстремального r-процесу мала статися ще чотири-п’ять мільярдів років тому. Це дуже рідкісна знахідка, оскільки більшість багатих європієм зірок набагато старіші. Тому зірки з європію дають уявлення про походження елементів у Всесвіті у вкрай конкретний та пізній час.

Важкі елементи утворюються у результаті r-процесу при злитті двох нейтронних зірок або у вибуховому кінці життя масивних зірок з сильними магнітними полями. Група EUROPIUM проаналізувала ці дві високоенергетичні події та провела детальні дослідження виробництва елементів у цих середовищах. Однак через все ще велику невизначеність у даних ядерної фізики неможливо однозначно віднести важкі елементи в "зірках з європію" до одного з цих астрофізичних середовищ. Подальші експерименти в новому прискорювальному комплексі FAIR в Центрі дослідження важких іонів імені Гельмгольца в Дармштадті значно зменшать ці невизначеності.

Крім того, новий проект гессіан-кластеру ELEMENTS, головним дослідником якого є професор Арконес, унікально поєднає моделювання злиття нейтронних зірок, розрахунки нуклеосинтезу з останньою експериментальною інформацією та спостереженнями для дослідження давнього питання: Де і як виробляються важкі елементи у Всесвіті?

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