Впервые идентифицирован тяжелый элемент, рожденный от столкновения нейронных звезд

Впервые в космосе был обнаружен только-что созданный тяжелый элемент, стронций, образованный после слияния двух нейтронных звезд.

Эту находку наблюдали с помощью спектрографа X-shooter Европейской южной обсерватории (ESO) на Очень большом телескопе (VLT), и она была описана в журнале Nature. Выявление подтверждает, что более тяжелые элементы во Вселенной могут образовываться в результате слияния нейтронных звезд, и предоставляет отсутствующий фрагмент загадки образования химических элементов, говорится в пресс-релизе ESO.

В 2017 году, после обнаружения гравитационных волн, проходящих через Землю, ESO направила свои телескопы в Чили, включая VLT, на источник: слияние нейтронных звезд под названием GW170817. Астрономы подозревали, что если более тяжелые элементы образовывались при столкновении нейтронных звезд, сигнатуры этих элементов могут быть обнаружены в килоновых, взрывных последствиях такого слияния. Именно это и сделала команда европейских исследователей, используя данные инструмента X-Shooter на VLT.

После слияния GW170817, флот телескопов ESO начал мониторить взрыв килоновой в широком диапазоне длин волн. В частности, X-Shooter измерил ряд спектров от ультрафиолета до ближнего инфракрасного. Первоначальный анализ этих спектров предполагал присутствие тяжелых элементов в килоновий, но до сих пор астрономы не могли четко определить отдельные элементы.

«Переанализировав данные 2017 года от слияния, сейчас мы определили сигнатуру одного тяжелого элемента в этом огненном шаре, стронция, доказывая, что столкновения нейтронных звезд создают этот элемент во Вселенной», - говорит ведущий автор исследования Дарач Уотсон из Копенгагенского университета в Дании. На Земле стронций естественным образом находится в почве и сконцентрирован в определенных минералах. Его соли используются для придания фейерверкам блестящего красного цвета.

Астрономам с 1950-х годов известны физические процессы, создающие элементы. В течение следующих десятилетий они обнаружили космические места каждой из этих основных ядерных кузниц, кроме одной. «Это завершающий этап десятилетней гонки за определением происхождения элементов, - говорит Уотсон. - Сейчас мы знаем, что процессы, создававшие элементы, в основном происходили в обычных звездах, во взрывах сверхновых или во внешних слоях старых звезд. Но до сих пор мы не знали местонахождение окончательного, нераскрытого процесса, известного как быстрый захват нейтронов, который создал более тяжелые элементы периодической таблицы.»

Быстрый захват нейтронов - это процесс, при котором атомное ядро захватывает нейтроны достаточно быстро, чтобы можно было создать очень тяжелые элементы. Хотя многие элементы производятся в ядрах звезд, для создания элементов тяжелее железа, таких как стронций, нужны еще более горячие среды с большим количеством свободных нейтронов. Быстрый захват нейтронов происходит естественным путем только в экстремальных условиях, когда атомы бомбардируются огромным количеством нейтронов.

Новости по подобной теме:

		JWST установил причину самой яркой гамма-вспышки, но углубил другой вопрос
		Астрономы стали свидетелями образования компактного объекта после взрыва сверхновой
		Телескопы "Уэбб" и "Чандра" выследили "зеленого монстра" среди звездного мусора

«Это первый случай, когда мы можем непосредственно ассоциировать только что созданный материал, образованный путем захвата нейтронов, со слиянием нейтронных звезд, подтверждая, что нейтронные звезды созданы из нейтронов, и связывая давно обсуждаемый процесс быстрого захвата нейтронов с такими слияниями», - говорит Камилла Джул Хансен из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, сыгравшая главную роль в исследовании.

Ученые только сейчас начинают лучше понимать слияния нейтронных звезд и килоновые. Из-за ограниченного понимания этих новых явлений и других сложностей в спектрах, которые получил X-shooter на VLT от взрыва, астрономы до сих пор не смогли идентифицировать отдельные элементы.

«Мы действительно пришли к идее, что после этого события мы можем увидеть стронций достаточно быстро. Однако показать, что это было наглядно, оказалось очень трудно. Эта сложность была связана с нашими неполными знаниями о спектральном представлении тяжелых элементов периодической таблицы», - говорит исследователь из Копенгагенского университета Джонатан Селсинг, который был ключевым автором опубликованного исследования.

Слияние GW170817 стало пятым выявлением гравитационных волн, что стало возможным благодаря Лазерному интерферометру в Гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в США и интерферометра Вирго в Италии. Расположенное в галактике NGC 4993, это слияние было первым и пока единственным источником гравитационных волн, видимый аналог которого обнаружен телескопами на Земле.

Благодаря объединенным усилиям LIGO, Вирго и VLT мы имеем наиболее четкое понимание внутренней работы нейтронных звезд и их взрывных слияний, подчеркнули в Европейской южной обсерватории.

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Сверхновые
• сверхновые