Зображення художника нейтронних зірок, що готуються до зіткнення.
(Зображення: © NASA / Центр космічних польотів Годдарда)
Астрономи вирушають на полювання на залишки с зіткнення нейтронно-зірки що дало Землі дорогоцінні метали.
Коли невтронові зірки зливаючись, вони втягують у своє оточення безліч недовговічних елементів, і ці матеріали стають частиною згодом формуючих сонячних систем. Зараз вчені намагаються завершити роботу злиття, яке посіяло нашу Сонячну систему шляхом відстеження елементів, отриманих оригінальним гниючим матеріалом. В результаті цієї роботи вони вважають, що відповідальне злиття відбулося за 100 мільйонів років до і на відстані 1000 світлових років від народження нашої Сонячної системи.
"Це було близько", - сказав провідний вчений проекту Саболч Марка, який є фізиком в Колумбійському університеті. "Якщо ви дивитесь на небо і бачите злиття нейтронної зірки на відстані 1000 світлових років, це затьмарить все нічне небо".
Марка та його колега Імре Бартос, астрофізик з університету Флориди, використовували метеорити з світанку Сонячної системи для відстеження зіткнення. Вони проаналізували ізотопи - ароматизатори елементів з різною кількістю нейтронів в їх атомах - у цих породах.
По-перше, вони підрахували кількість радіоактивних ізотопів у ранній Сонячній системі; потім дослідники порівнювали їх вимірювання з кількістю ізотопів, що виробляються нейтронна зірка злиття. Марка представила результати своїх досліджень у січні взимку засідання Американського астрономічного товариства в Гонолулу.
"Наше" злиття нейтрон-зірки
Важкі елементи Всесвіту, такі як золото, платина та плутоній, утворюються, коли нейтрони бомбардують існуючі атоми. Під час таких зіткнень, a нейтральний нейтрон може випромінювати негативно заряджений електрон, стаючи позитивно зарядженим протоном і змінюючи ідентичність атома.
Цей процес, відомий як швидкий захоплення нейтронів, відбувається лише під час найпотужніших вибухів, таких як наднови та злиття нейтронних зірок. Але вчені продовжують обговорювати, яка з цих екстремальних подій є причиною основної маси важких елементів у Всесвіті.
Тож Марка і Бартос звернулися до древніх метеоритів, прагнучи зрозуміти, який тип події може бути висіяли ранню Сонячну систему. Всередині цих скель у молодої Сонячної системи зафіксований матеріал, який вибухнув від вибуху, і хоча ці початкові елементи були радіоактивними і швидко розпадалися, вони залишили після себе підписи своєї минулої присутності.
І як Обсерваторія гравітаційно-хвильового лазерного інтерферометра (LIGO) починає ідентифікувати потенційні злиття нейтронно-зіркових, вчені застосовують свої спостереження, щоб допомогти визначити найбільш вірогідних вкладників матеріалу, що утворюється в сусідньому злитті, що Марка назвав "відьомської породи галактики", матеріалу, що повільно затухає, що пробився до Сонячної системи.
Попередні дослідження підрахували, що наднова виникає в Чумацькому Шляху раз на 50 років. Нові спостереження LIGO говорять про те, що злиття нейтронно-зіркових трапляються набагато рідше, приблизно раз на 100 000 років. Кількість важких елементів у Сонячній системі свідчить про те, що вони походять від а поблизу злиття нейтрон-зірки, оскільки походження наднових дало б більше матеріалу.
Звідти пара спиралася на окремі ізотопи, щоб визначити, де і коли відбулося місцеве злиття локальної нейтронної зірки Сонячної системи.
"Кожен ізотоп - секундомір, що починається при вибуху", - сказав Марка. Вивчаючи, скільки залишилося кожного ізотопу при захопленні матеріалу, він зміг визначити вік зіткнення, що обсипав Сонячну систему. "Є лише один момент часу, коли вони всі згодні", - сказав він. Цей момент стався приблизно за 100 мільйонів років до початку утворилася Сонячна система, моргання очей в астрономічних масштабах часу. Команда також підрахувала, наскільки далеко зіткнулися зірки, відстань 1000 світлових років, виходячи з того, скільки матеріалу потрапило в Сонячну систему.
Команда не змогла розібратися - це напрямок, в якому ці важкі елементи потрапляють у сусідство, яке стане нашою Сонячною системою, відкриття, яке теоретично могло б дати змогу вченим точно визначити залишки зіткнення. Проблема полягає в тому, що сонце не сидить нерухомо протягом 4,5 мільярдів років з часу його утворення; натомість він подорожує навколо галактики.
По дорозі він залишив за собою ті самі зірки, що утворилися біля нього в тому ж скупченні, зірки, на які астрономи давно полювали даремно. Марка сподівається, що одного разу астрономи знайдуть ті побратими зірок і залишки злиття нейтронно-зірки, які утворили Сонячну систему.
За словами Марка, нове відкриття потрапило близько до дому. "Люди насправді плакали", - сказав він, маючи на увазі членів своєї команди.
Він сказав, що вважає, що сильна емоційна реакція виникла через те, що це злиття нейтронних зірок було не просто подією, що сталася в космосі. Саме він сприяв особисто кожному з нас.
"Це не езотерика, це наше", - сказав Марка. "Не наша в галактиці, а наша в Сонячній системі".
- Зіткнення нейтрон-зірки виявляє походження золота, кажуть астрономи
- Чи чорна діра проковтнула нейтронну зірку 900 мільйонів років тому?
- Перше виявлення гравітаційних хвиль від нейтронно-зіркового краху знаменує нову еру астрономії
