Астрономи знайшли в Чумацькому Шляху зірку «золотого стандарту»

По сусідству з нашим Сонцем у Галактиці Чумацький Шлях знаходиться відносно яскрава зірка, і в ній астрономи змогли визначити найширший спектр елементів у зірці за межами нашої Сонячної системи.

Дослідження, проведене під керівництвом астронома Мічиганського університету Яна Редерера, визначило 65 елементів у зірці HD 222925. Сорок два з ідентифікованих елементів є важкими елементами, які перелічені в нижній частині періодичної таблиці елементів.

Ідентифікація цих елементів в одній зірці допоможе астрономам зрозуміти, що називається «процесом швидкого захоплення нейтронів» або одним з основних способів утворення важких елементів у Всесвіті.

"Наскільки мені відомо, це рекорд для будь-якого об'єкта за межами нашої Сонячної системи. І що робить цю зірку такою унікальною, так це те, що в ній дуже висока відносна частка елементів, перерахованих в нижніх двох третинах періодичної таблиці. Ми навіть виявили золото ", - сказав Ян Редерер.

"Ці елементи були створені в процесі швидкого захоплення нейтронів. Це дійсно те, що ми намагаємося вивчити: фізика в розумінні того, як, де і коли ці елементи були створені ".

Процес, також званий «r-процесом», починається з присутності більш легких елементів, таких як залізо. Потім швидко - за час близько секунди - нейтрони приєднуються до ядрів легших елементів. Це створює більш важкі елементи, такі як селен, срібло, телур, платина, золото і торій, які виявлені в HD 222925, і всі вони, за словами астрономів, рідко виявляються в зірках.

«Вам потрібно багато вільних нейтронів і набір умов з дуже високою енергією, щоб вивільнити їх і додати до ядрів атомів», - сказав Ян Редерер. «Є не так багато середовищ, в яких це може статися - можливо, два».

Одне з цих середовищ було підтверджено: злиття нейтронних зірок. Нейтронні зірки являють собою зійшлися ядра надгігантських зірок і найменші і найщільніші з відомих небесних об'єктів. Зіткнення пар нейтронних зірок викликає гравітаційні хвилі, і в 2017 році астрономи вперше виявили гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зірок. Інший варіант виникнення r-процесу - вибухова смерть масивних зірок.

"Це важливий крок вперед: зрозуміти, де може відбуватися r-процес. Але набагато більший крок - сказати: "Що насправді зробило цю подію? Що там було вироблено? "- сказав Ян Редерер. «Ось де починається наше дослідження».

Елементи, ідентифіковані Редерером і його командою в HD 222925, утворилися або в результаті вибуху масивного наднового, або в результаті злиття нейтронних зірок на дуже ранньому етапі існування Всесвіту. Матеріал викинули назад у космос, де він пізніше перетворився на зірку, яку астрономи вивчають сьогодні.

Потім цю зірку можна використовувати як модель того, що могло б статися в результаті однієї з цих подій. Будь-яка модель, розроблена в майбутньому, яка демонструє, як r-процес або природа виробляє елементи в нижніх двох третинах таблиці Менделєєва, повинна мати той же підпис, що і HD 222925.

Важливо зазначити, що астрономи використовували інструмент на космічному телескопі Хаббл, який може збирати ультрафіолетові спектри. Цей інструмент дозволив астрономам збирати світло в ультрафіолетовій частині світлового спектра - слабке світло, що виходить від холодної зірки, такої як HD 222925.

Астрономи також використовували один з телескопів Magellan в обсерваторії Лас-Кампанас в Чилі, щоб зібрати світло від HD 222925 в оптичній частині світлового спектра.

Ці спектри кодують «хімічний відбиток» елементів всередині зірок, і читання цих спектрів дозволяє астрономам не тільки ідентифікувати елементи, що містяться в зірці, але також і те, скільки елемента міститься в зірці.

Ian U. Roederer et al, The R-Process Alliance: A Nearly Complete R-Process Abundance Template Derived from Ultraviolet Spectroscopy of the R-Process-Enhanced Metal-Poor Star HD 222925. arXiv:2205.03426v1 [astro-ph.SR], arxiv.org/abs/2205.03426