Учёные объяснили, как звёзды создают и доставляют элементы, формирующие жизнь

Фото из открытых источников

Ученые как никогда близки к пониманию того, как звезды формируют элементы, из которых состоят наша планета, небесные тела и практически все остальное вокруг нас, — и они получают более четкое представление о том, какое место в этой истории занимают звездные взрывы.

В двух разных статьях в журнале Physical Review Letters опубликованы новые исследования, посвященные тому, как звезды формируют элементы при взрывах и как эти взрывы сверхновых распространяют эти элементы — а также другие элементы, которые звезды сформировали за свою жизнь, — по всему космосу.

Астрономы веками изучают гибель массивных звёзд в результате ярких сверхновых, но до сих пор не до конца понимают, как именно происходят эти взрывы.

В первой статье рассматривался один из способов исследования сверхновых. Он использует радиоактивный элемент, образующийся в результате этих взрывов, называемый титаном-44, который сохраняется в атмосфере еще долго после того, как сверхновые угасают. Теперь исследователи собрали экспериментальные данные, определяющие количество титана-44, образующегося при взрыве сверхновой, и обнаружили, что эти космические взрывы производят на 35% больше этого элемента, чем ожидалось.

Обладая этими знаниями, ученые теперь могут разрабатывать надежные компьютерные модели сверхновых и сравнивать эти модели с астрономическими наблюдениями. Это может значительно приблизить их к пониманию того, как развиваются эти взрывы.

«Очень интересно видеть, как далеко продвинулась эта область науки», — заявил Кристофер Казинс из Университета Суррея. «Подобные измерения еще пару десятилетий назад считались бы недостижимыми, но теперь они дают нам новое понимание одного из самых важных нерешенных вопросов в астрофизике».

Вторая статья была посвящена особому типу звездных взрывов, называемых сверхновыми типа I. Они происходят, когда плотный остаток звезды, называемый нейтронной звездой, забирает вещество у звезды-компаньона. Интенсивное гравитационное воздействие нейтронной звезды — остатка звезды, масса которого в один-два раза превышает массу Солнца и который сосредоточен в теле диаметром около 20 километров — означает, что, когда это захваченное звездное вещество достигает поверхности звезды, происходит термоядерный взрыв.

Эти взрывы образуют тяжелые элементы и высвобождают невероятное количество энергии, часть которой проявляется в виде рентгеновских вспышек.

Авторы этой статьи, работающие в Центре редких изотопов (FRIB) в Мичигане, изучили ядерную реакцию, которая запускает рентгеновские вспышки, более подробно, чем это было возможно ранее.

Это исследование выявило давно обсуждаемую роль так называемого никель-медного цикла — временного захвата ядерного материала во время сверхновых. Ранее ученые не знали, захватывается ли материал в никель-медном цикле во время рентгеновских вспышек.

Данное исследование показывает, что это действительно происходит, но лишь в небольших количествах. Оно дает ученым более четкое представление о том, как развиваются сверхновые типа I.

«Несмотря на десятилетия исследований, мы до сих пор не до конца понимаем ядерные реакции, которые лежат в основе некоторых из самых впечатляющих звездных взрывов во Вселенной», — сказал Гэвин Лотей из Университета Суррея.

«Эти два исследования дают нам гораздо более ясное представление о том, как происходят эти взрывы, позволяя нам более точно сравнивать наши модели с астрономическими наблюдениями и приближая нас к пониманию того, как химические элементы создаются и распространяются по Вселенной», — добавил он.