Дві нейтронні зірки розтрощили разом і сколихнули Всесвіт, викликаючи епічний вибух під назвою "кінонова", який виплюнув у космос безліч ультрагустих ультразвукових матеріалів. Тепер астрономи повідомили найбільш переконливі докази, що після цього вибуху утворюється елемент зниклої ланки, який може допомогти пояснити деяку заплутану хімію Всесвіту.
Коли це тремтіння - пульсації в самій тканині простору-часу, зване гравітаційними хвилями - досягло Землі у 2017 році, воно встановило гравітаційні хвильові детектори і стало першим виявленим зіткненням нейтрон-зірки, негайно виявленого телескопами по всьому світу. вивчити світло одержаної кілонової. Тепер дані цих телескопів виявили вагомі докази завихрення стронцію у вигнаній речовині, важкий елемент з космічною історією, який було важко пояснити, враховуючи все інше, що астрономи знають про Всесвіт.
Земля і простір засмічені хімічними елементами різного типу. Деякі легко пояснити; водень, складений у найпростішій формі всього одного протона, існував незабаром після Великого вибуху, оскільки почали утворюватися субатомні частинки. Гелій з двома протонами пояснити також досить просто. Наше сонце виробляє це весь час, розбиваючи атоми водню шляхом ядерного синтезу в його гарячому щільному животі. Але важчі елементи, такі як стронцій, важче пояснити. Протягом тривалого часу фізики вважали, що ці здоровенні елементи здебільшого утворюються під час наднових - як кінонова, але в меншому масштабі і в результаті вибуху масивних зірок в кінці їхнього життя. Але стало зрозуміло, що самі супернови не можуть пояснити, скільки важких елементів є у Всесвіті.
Стронцій, що з'явився після цього першого виявленого зіткнення нейтронно-зірки, може допомогти підтвердити альтернативну теорію, що ці зіткнення між набагато меншими ультрагустими об'єктами насправді створюють більшість важких елементів, які ми знаходимо на Землі.
Фізика не потребує злиттях наднових чи нейтронних зірок, щоб пояснити кожен крутий атом навколо. Наше сонце відносно молоде і легке, тому воно здебільшого сплавляє водень у гелій. Але більші, старші зірки можуть зливати елементи, важкі, як залізо, зі своїми 26 протонами, повідомляє NASA. Однак жодна зірка не нагрівається і не стає досить щільною до останніх моментів свого життя, щоб утворювати будь-які елементи між 27-протоновим кобальтом і 92-протоновим ураном.
І все-таки ми знаходимо важчі елементи на Землі весь час, як зазначила пара фізиків у статті про 2018 рік, опублікованій у журналі Nature. Таким чином, таємниця.
Близько половини цих надважких елементів, включаючи стронцій, утворюються за допомогою процесу, який називається "швидким захопленням нейтронів", або "r-процесом" - серією ядерних реакцій, що відбуваються в екстремальних умовах і можуть утворювати атоми з завантаженими щільними ядрами. з протонами та нейтронами. Але вченим ще належить з'ясувати, які системи у Всесвіті є досить екстремальними, щоб створити рівний об'єм елементів r-процесів, що спостерігаються в нашому світі.
Деякі з них припускали, що винуватцями є наднови. "До недавнього часу астрофізики обережно стверджували, що ізотопи, що утворюються в подіях r-процесів, походять в основному від стрижнів ядра колапсу", - писали автори Nature у 2018 році.
Ось як спрацювала б ця ідея наднової: Детонізуючі, вмираючі зірки створюють температуру і тиск понад усе, що вони створювали в житті, і викидають складні матеріали у Всесвіт у коротких, жорстоких спалахах. Це частина історії, яку Карл Саган розповідав у 1980-х, коли він сказав, що всі ми зроблені з "зіркових речей".
Недавня теоретична робота, на думку авторів цієї статті про природу 2018 року, показала, що наднови можуть не виробляти достатньо матеріалів для переробки процесів, щоб пояснити їх перевагу у Всесвіті.
Введіть нейтронні зірки. Надмірно трупи, що залишилися після деяких наднових (перевершено лише чорними дірами масою на кубічний дюйм), крихітні в зоряному виразі, близькі за розмірами до американських міст. Але вони можуть переважувати повнорозмірні зірки. Коли вони ляскають разом, вибухи, що випливають, струшують тканину простору-часу інтенсивніше, ніж будь-яка подія, окрім зіткнення чорних дір.
І в тих шалених злиттях астрономи почали підозрювати, що достатньо елементів r-процесів могло б сформуватись, щоб пояснити їх кількість.
Ранні дослідження світла від зіткнення 2017 року припустили, що ця теорія була правильною. Астрономи бачили докази золота та урану в тому, як світло фільтрувало через матеріал від вибуху, як повідомляла Live Science у той час, але дані все ще були туманними.
Новий документ, опублікований вчора (23 жовтня) у журналі Nature, надає найтвердіше підтвердження цих ранніх звітів.
"Ми насправді прийшли до думки, що ми можемо побачити стронцій досить швидко після події. Однак, показати, що це було демонстративно, вийшло дуже важко", - автор дослідження Джонатан Селсінг, астроном з Копенгагенського університету, йдеться у повідомленні.
Астрономи тоді не були впевнені, як саме виглядатимуть важкі елементи у космосі. Але вони повторно проаналізували дані 2017 року. Цього разу, приділивши більше часу роботі над проблемою, вони знайшли "сильну особливість" у світлі, яке виходило від кілонова, що вказує прямо на стронцій - підпис r-процесу та доказ того, що інші елементи, ймовірно, сформувалися там як добре, написали вони у своїй роботі.
З часом, частина матеріалу з цієї кілонови, ймовірно, пробивається в галактику і, можливо, стане частиною інших зірок чи планет, сказали вони. Можливо, врешті-решт це призведе майбутніх фізиків-інопланетників дивитись в небо і дивуватися, звідки взялася вся ця важка штука на їхньому світі.
