Невероятный взрыв звёзд показал зарождение новых элементов

Недавно учёные смогли наблюдать почти весь процесс редкого и мощного взрыва — килоновой, вызванного столкновением нейтронных звёзд, благодаря сотрудничеству нескольких стран и использованию многочисленных телескопов.

Фото: nasa.gov by NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) and J. Green (University of Colorado, Boulder), PDM

Этот взрыв на короткий срок создал условия, аналогичные тем, что существовали сразу после Большого взрыва, и впервые позволил подтвердить происхождение таких тяжёлых элементов, как стронций и иттрий. В результате взрыва также образовалась самая маленькая из когда-либо наблюдавшихся чёрных дыр.

Когда звезды завершают жизненный цикл, они постепенно переходят от менее эффективных источников энергии к более мощным, пытаясь продлить своё существование. Но когда звезда доходит до железа, её ресурсы быстро иссякают, что приводит к финальному катастрофическому взрыву.

Эти процессы — источники множества элементов, таких как гелий, кислород и железо. Однако откуда берутся более тяжёлые элементы, долго оставалось загадкой.

До недавнего времени учёные только предполагали, что тяжёлые элементы формируются во время сверхновых или подобных мощных взрывов, но не имели возможности зафиксировать этот процесс.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Астрономия и астрофизика, впервые позволило наблюдать образование тяжёлых элементов в момент килоновой.

Команды учёных, объединив усилия и данные с нескольких телескопов, смогли отслеживать события почти с самого начала взрыва.

"Этот астрофизический взрыв развивается так стремительно, что ни один телескоп не может зафиксировать его полностью", — пояснил Альберт Снеппен ведущий автор исследования .

Чтобы получить полную картину, были использованы данные, собранные телескопами в Австралии, Южной Африке и на орбите с помощью телескопа "Хаббл". В результате учёные смогли воссоздать все этапы процесса с детализацией, которая ранее была недоступна.

Килоновая звезда — это результат столкновения двух нейтронных звёзд, остаточных ядер огромных звёзд-сверхгигантов.

Температура во время взрыва настолько высока, что окружающая среда на мгновение напоминает условия, существовавшие во Вселенной через секунду после Большого взрыва.

В результате рождается ионизированная плазма, где атомные ядра и электроны свободно перемещаются, создавая базу для синтеза тяжёлых элементов.

"Теперь мы можем наблюдать момент, когда атомные ядра и электроны объединяются, создавая вещество", — говорит Расмус Дамгаард один из авторов исследования.

Это открытие также подтверждает, что мы можем измерить температуру вещества и детально изучить микроуровень процессов, происходящих в удалённых космических взрывах.

Современные наблюдения дали ответ на одну из главных загадок космологии — как формируются тяжёлые элементы. Открытие подтвердило, что в определённые моменты Вселенная готова делиться своими секретами.

Пока человечество наблюдает за происходящим, впереди нас ждёт ещё немало удивительных открытий.

Уточнения

Килоно́ва(я) (kilonova) — это астрономическое событие, происходящее в двойных звёздных системах при слиянии двух нейтронных звёзд или нейтронной звезды с чёрной дырой. 

Космический телескоп «Хаббл» (КТХ; англ. Hubble Space Telescope, HST; код обсерватории «250») — автоматическая обсерватория (телескоп) на орбите Земли, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла. «Хаббл» — совместный проект НАСА и Европейского космического агентства и входит в число Больших обсерваторий НАСА. Запущена 24 апреля 1990 года. 

Большо́й взрыв — общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.