Древняя гигантская звезда взорвалась так, как мы даже не предполагали
Странная звезда в Млечном Пути несет следы уникального взрыва гигантской звезды, которая когда-то существовала миллиарды лет назад, в эпоху космического рассвета.
Химический состав существующей звезды известный как J0931+0038, настолько странный, что может состоять только из остатков огромной звезды, масса которой как минимум в 50 раз превышает массу Солнца, которая создала элементы до того, как стала сверхновой.
И это еще более странно. Согласно теории, такая массивная звезда должна была, по теории, коллапсировать непосредственно в черную дыру, когда она умерла – не минуя сверхновую, не собирая странное содержание элементов.
«Мы никогда не видели ничего подобного, «, — говорит астроном Алекс Джи из Чикагского университета и Sloan Digital Sky Survey (SDSS), который руководил исследованием.
«Что бы ни произошло тогда, это, должно быть, было потрясающе. Нас прозвали [прародителем сверхновой] «Звезду Барбенхаймера» за впечатляющий нуклеосинтез».
Производство большинства элементов во Вселенной – прерогатива звезд. После Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад, когда все остыло достаточно для образования атомов, космос наполнился смесью, состоящей в основном из водорода и небольшого количества гелия. Это материал, из которого родились первые звезды.
Но звезды, по сути, являются фабриками элементов с несколькими различными методами создания новых материалов в процессе, известном как нуклеосинтез. Они питаются за счет процесса термоядерного синтеза, который происходит в их ядрах, сталкивая атомы вместе с образованием более тяжелых элементов.
Однако это ограничивается железом; при синтезе железа во что-то более тяжелое требуется больше энергии, чем создается, поэтому для звезды игра окончена.
По мере взрыва звезды в чрезвычайно энергичной среде сверхновой создаются более тяжелые элементы. Помимо продуктов синтеза, эти элементы выбрасываются в космос, где они включаются в последующие поколения звезд.
Химическое содержание звезд может многое рассказать нам об их собственной истории. Например, звезды, родившиеся совсем недавно, имеют более высокое содержание элементов тяжелее гелия, что является удобным инструментом для определения возраста звезды. А разные элементы могут рассказать нам о звездах, которые были раньше – о тех, в которых изначально были созданы более тяжелые элементы.
J0931+0038 – это красный гигант малой массы, висящий в примерно сферической звезде. область космоса, окружающая диск Млечного Пути, известная как галактическое гало. В галактическом гало можно найти множество очень старых и странных звезд, поэтому астрономы часто ищут там подсказки о ранней Вселенной.
J0931+0038 впервые была запечатлена SDSS в 1999 году, но не в цвет. Лишь в 2019 году последующее исследование позволило зафиксировать полный спектр света звезды – ключ к определению ее химического состава, поскольку разные элементы поглощают и переизлучают свет определенных длин волн.
Спектр J0931+0038 показал химический состав, не похожий ни на что, когда-либо виденное ранее. В нем было удивительно мало элементов с нечетными номерами в таблице Менделеева, таких как натрий и алюминий, но много элементов, близких к железу, таких как никель и цинк. И тогда содержание элементов тяжелее железа, таких как стронций и палладий, было намного выше, чем должно было быть.
«Иногда мы видим одну из этих особенностей одновременно , но мы никогда раньше не видели их всех в одной звезде», — говорит астроном Дженнифер Джонсон из Университета штата Огайо.
Команда выяснила, что большинство металлов, обнаруженных в J0931+0038, должны произошли из одного-единственного нуклеосинтетического источника с чрезвычайно низким содержанием металлов: звезды массой в 50–80 раз больше Солнца, которая взорвалась, выбросила свои внутренности в космос и оставила после себя облако материала, из которого родился J0931+0038. /p>
Однако тот факт, что такая массивная звезда, как ожидается, гравитационно схлопнется внутрь, а не взорвется наружу, является лишь частью проблемы.
«Удивительно, но ни одна существующая модель образования элементов не может объяснить то, что мы видим», — говорит астроном Санджана Кертис из Калифорнийского университета в Беркли, который возглавлял исследование. «Это не просто: «О, ты можешь что-то подправить здесь и там, и все получится — вся структура элементов кажется почти противоречивой».
Это головоломка, которую пока еще не удалось решить. нет ответа. Только найдя больше таких чудаков и смоделировав их формирование, мы сможем раскрыть, как звезда «Барбенхаймер» жила, умерла и оставила после себя свои отпечатки пальцев, чтобы мы могли разгадать эти отпечатки пальцев спустя много эпох.
Исследование команды было принято. в The Astrophysical Journal Letters и доступен на arXiv.
