Докладний список елементів і їх кількості дозволить розібратися в r-процесі – найпоширенішому у Всесвіті сценарії формування елементів важче заліза.
Астрономи визначили 65 елементів у складі старої зірки HD 222925, розташованої в гало Чумацького Шляху. З них 42-важкі елементи на зразок срібла і золота. Стаття з результатами дослідження вийде в журналі Astrophysical Journal Supplement Series, а поки доступна на сайті arXiv.
До того моменту, як Всесвіт охолов після Великого вибуху, в ньому встигли сформуватися лише найпростіші хімічні елементи. Зірки ненабагато розширили цю різноманітність внаслідок синтезу у своїх надрах. І все ж основна частина таблиці Менделєєва “народилася” у вибухах наднових і зіткненнях нейтронних зірок.
Формування важких елементів при цьому найчастіше відбувається внаслідок послідовного захоплення нейтронів. Для цього необхідна велика кількість цих елементарних частинок і високоенергетичні умови, в яких нейтрони можуть відділятися і кріпитися до ядер атомів. Цей так званий r-процес завжди протікає за частки секунди – швидше, ніж встигає статися радіоактивний розпад. Саме так утворилося різноманітність важких елементів в HD 222925, серед яких — вольфрам, іридій, платина і золото.
Настільки важкі елементи рідко вдається засікти навіть в збагачених r-процесом зірках. А HD 222925 – одна з найяскравіших відомих таких зірок, тому так цікава вченим. Команда почала описувати її важкі елементи ще кілька років тому по оптичному спектру. Розширити цей список вдалося завдяки спостережень “Хаббла” в ультрафіолетовому спектрі. Докладний склад дозволить розібратися, в яких умовах сформувалася зірка.
“Наскільки я знаю, це рекордна [кількість виявлених елементів] для об’єкта за межами Сонячної системи. Зірка унікальна тим, що значна частина її елементів знаходиться в нижніх двох третинах періодичної таблиці, — пояснює Іан Редерер (Ian Roederer), астроном з Мічиганського університету. – Ці елементи утворилися під час швидкого процесу захоплення нейтронів. Саме його ми і намагаємося вивчити: фізику того як, де і коли формувалися ці елементи».
Елементи у складі HD 222925 утворилися або в результаті вибуху масивної наднової, або під час злиття нейтронних зірок у молодому Всесвіті. Головне, що настільки докладний склад можна використовувати для перевірки гіпотез і моделей r-процесу.
“Тепер ми знаємо деталізований список елементів, що вийшли в ході якогось r-процесу, що стався в молодому Всесвіті, — коментує співавтор Анна Фребел (Anna Frebel), професор фізики з Массачусетського технологічного інституту. – Будь-яка модель, яка буде описувати r-процес, повинна буде відтворювати і цей результат».
Багато авторів нового дослідження – члени так званого альянсу r-процесу, групи астрофізиків, яка прагне відповісти на всі питання про настільки швидкому формуванні важких елементів. Зараз вони досягли однієї з ключових цілей – максимально деталізовано визначили, які елементи і в якій кількості формуються під час швидкого процесу захоплення нейтронів.