Древние звезды создали элементы, более тяжелые, чем все, что когда-либо было найдено в природе

Звезды на заре времен, должно быть, были способны создавать элементы, намного более тяжелые, чем все, что когда-либо встречалось в природе на Земле или вообще во Вселенной в целом.

Таков вывод Команда астрономов под руководством Яна Рёдерера из Мичиганского университета сделала выводы после изучения 42 звезд Млечного Пути, химическое содержание которых можно объяснить только предшествующим образованием элементов с атомными массами более 260.

Большинство элементов во Вселенной – практически все, что тяжелее водорода, на самом деле – были созданы звездами. Первый способ их создания — это слияние. В ядре звезды находится двигатель, который смешивает атомы для создания более тяжелых элементов.

Самый тяжелый элемент, который может произвести этот процесс, — это железо. Для синтеза железа в более тяжелые элементы требуется гораздо больше энергии, чем оно генерирует, поэтому в этот момент звезда самоуничтожается.

Другой способ связан с этим самоуничтожением. При взрывах сверхновых, когда умирает звезда, и взрывах килоновых, когда две нейтронные звезды сталкиваются друг с другом, создаются условия для быстрого процесса захвата нейтронов, или r-процесса.

Это когда их так много. свободные нейтроны плавают вокруг и попадают на доступные ядра, образуя более тяжелый элемент. Для этого нужна действительно экстремальная, энергетическая среда, такая как сверхновая.

И это происходит очень быстро – отсюда и «быстрая» часть в названии. Подтверждено, что это процесс, в результате которого производятся такие элементы, как золото, платина, торий и уран. Но мы еще многого не знаем о том, как создаются элементы.

«У нас есть общее представление о том, как работает r-процесс, но условия этого процесса весьма экстремальны», — объясняет Рёдерер. .

«Мы не имеем четкого представления о том, сколько различных типов мест во Вселенной могут генерировать r-процесс, мы не знаем, как заканчивается r-процесс, и мы не можем» не отвечаю на такие вопросы, как «сколько нейтронов можно добавить?»

«Или насколько тяжелым может быть элемент? Поэтому мы решили изучить элементы, которые могут образоваться в результате деления некоторых хорошо изученных старых звезд, чтобы посмотреть, сможем ли мы начать отвечать на некоторые из этих вопросов».

Другой известный нам способ образования элементов Это происходит в результате ядерного деления. Это когда атом не сливается, а распадается, в результате чего получается менее массивный элемент.

Химический состав 42 звезд Млечного Пути Рёдерер и его команда были хорошо изучены и установлены.

Первые звезды во Вселенной состояли преимущественно из водорода. Они создавали элементы в своих ядрах и умирали, засеивая окружающее пространство элементами, которые были поглощены в последующие поколения звезд.

Звезды, которые изучала команда, как известно, содержат элементы, образующиеся в результате r-процесса во время взрывов сверхновых.

Но исследователи не искали r-процесс Они искали элементы, которые могли бы быть продуктами деления, такие как рутений, родий, палладий и серебро. И вместо того, чтобы рассматривать звезды по отдельности, как это обычно бывает, исследователи рассматривали их как группу.

И они нашли закономерность. Присутствие некоторых других элементов ожидается в определенных соотношениях содержания, если металлы, которые изучала команда, были получены в результате r-процесса. Таких соотношений не было. Это предполагает, заключила команда, что рассматриваемые элементы были произведены в результате деления.

Это означает, что ранние звезды, из которых произошли эти металлы, должны были производить элементы гораздо тяжелее, с атомной массой более 260, что впоследствии расщепляются с образованием более легких и стабильных элементов.

Мы никогда и нигде не наблюдали, чтобы эти элементы встречались в природе. Мы видели их в лаборатории, но период их полураспада настолько короток, что они распадаются почти мгновенно.

Однако исследования показывают, что поиск потенциальных продуктов деления может сказать нам, насколько вероятны или распространены их Формирование может происходить где-то в более широкой Вселенной.

«Эта цифра 260 интересна тем, что ранее мы не обнаруживали ничего настолько тяжелого ни в космосе, ни в природе на Земле, даже в ходе испытаний ядерного оружия», — говорит Рёдерер.

«Но наблюдение за ними в космосе дает нам представление о том, как думать о моделях и делении, и может дать нам представление о том, как возникло такое богатое разнообразие элементов».

исследование было опубликовано в журнале Science.