Согласно новому предположению астрофизиков, тяжёлые химические элементы, такие как золото, платина или уран, образуются в коллапсарах. Эти космические объекты представляют собой умирающие быстро вращающиеся массивные звёзды. Они схлопываются в чёрные дыры под действием собственной гравитации, в то время как их внешние слои взрываются, порождая редкий вид сверхновой звезды.
Как поясняют учёные, в диске вещества, обращающемся вокруг только что родившейся, поглощающей всё чёрной дыры, могут возникнуть условия, благоприятные для появления именно тяжёлых химических элементов.
"Чёрные дыры в таких экстремальных средах ‒ очень привередливые едоки", – объясняет изданию Science News один из авторов новой научной публикации астрофизик Брайан Мецгер (Brian Metzger) из Колумбийского университета в США.
Они способны поглотить только определённое количество вещества за раз, а то, что не поглощают, взрывается. Компьютерная симуляция показывает, что при этом образуется ветер, насыщенный нейтронами, а это идеальные условия для формирования тяжёлых элементов.
Отметим, что астрономы и сегодня продолжают строить теории происхождения самых тяжёлых химических элементов во Вселенной (речь идёт о массе атома таких веществ). Так, известно, что более лёгкие элементы (углерод, кислород, железо) образуются внутри звёзд и выбрасываются в окружающее пространство звёздным ветром и вспышками сверхновых. Однако элементы тяжелее железа в звёздных термоядерных реакциях не синтезируются.
Считается, что одним из основных источников тяжёлых элементов является так называемый r–процесс, происходящий в среде, богатой нейтронами. Он заключается в быстром поглощении атомными ядрами нейтронов, которые затем превращаются в протоны,что приводит к появлению новых химических элементов.
Учёные ранее предполагали, что при столкновении двух мёртвых звёзд, известных как нейтронные звёзды, r–процесс может протекать в веществе, которое присутствует в вихрях, образованных слиянием этих объектов.
Идея получила подтверждение, когда астрономы зафиксировали столкновение двух нейтронных звёзд, породившее колебания пространства–времени (гравитационные волны), а также свет. В этом "фейерверке" были обнаружены признаки формирования множества тяжёлых элементов, в том числе золота, серебра и платины.
Правда, такое объяснение появления тяжёлых химических элементов во Вселенной имеет один недостаток. Этим плотным мёртвым звёздам может понадобиться очень много времени для столкновения.
При этом тяжёлые элементы присутствуют и в очень старых звёздах, которые сформировались в ранний период истории Вселенной. Непонятно, могло ли слияние нейтронных звёзд произойти достаточно быстро, для того чтобы объяснить присутствие тяжёлых элементов в этих древних светилах.
Между тем, коллапсары (показан в анимации ниже) могут появляться и через небольшое время после начала формирования звезды. И они могут выступить в качестве богатого источника тяжёлых элементов.
По словам Мецгера, один–единственный коллапсар может в ходе r–процесса генерировать в 30 раз больше материала, чем слияние нейтронных звёзд. А количество золота, производимое им, в несколько сотен раз превосходит массу Земли.
Учёные заявляют, что коллапсары могут быть источником 80% тех элементов во Вселенной, которые возникают в ходе r–процесса. И лишь остальное количество – продукт слияния нейтронных звёзд.
В 2016 году исследователи обнаружили, что в старой карликовой галактике Сетка 2 на ранних этапах истории Вселенной произошёл катаклизм, из–за которого элементы, образовавшиеся в ходе r–процесса, остались внутри звёзд. Тогда они предположили, что это слияние древних нейтронных звёзд "засеяло" галактику тяжёлыми химическими элементами.
Новая же научная работа, опубликованная в издании Nature, предполагает, что источником тяжёлых элементов могут быть именно коллапсары.
Однако всё же пока не ясно до конца, достаточно ли часто образуются коллапсары и производят ли они нужное количество вещества, чтобы объяснить наблюдаемое изобилие тяжёлых химических элементов во Вселенной.
Вероятно, последующие наблюдения сверхновых, возникших в результате активности коллапсаров, смогут дать исчерпывающее объяснение их роли в этом процессе.
К слову, ранее авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что за появление фтора во Вселенной отвечают нейтрино, а также о составлении подробнейших химических карт других галактик. Писали мы и о том, что производство органики было обнаружено в зарождающихся планетных системах.
Следите за лучшими новостями науки в наших группах в социальных сетях: ВКонтакте, Facebook, Twitter, "Одноклассники". Есть мы и в Яндекс.Дзене.
Мы будем держать вас в курсе последних достижений и далее, а пока предлагаем почитать о создании самой глубокой карты распределения материи во Вселенной.
