Галактический "золотой рудник" объясняет происхождение тяжелых элементов

В дискуссии за круглым столом, опубликованной вчера, 19 мая, организация The Kavli Foundation обсуждала с двумя исследователями, почему источник тяжелых элементов под общим названием элементы r-процесса настолько трудно определить.

"Понимание того, как формируются тяжелые элементы r-процесса – одна из самых сложных проблем в области ядерной физики", сказала Анна Фребель (Anna Frebel), доцент кафедры физики в Массачусетском технологическом институте (MIT), а также член Института астрофизических и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института (MKI). "Производство этих очень тяжелых элементов требует так много энергии, что практически невозможно создать их экспериментально. Создающий их процесс просто не работает на Земле. Таким образом, мы должны были использовать звезды и объекты в космосе в качестве нашей лаборатории".

Результаты также показывают, как определение звездного содержания может пролить свет на историю их галактики. Названный "звездной археологией" этот подход все чаще позволяет астрофизикам узнать больше об условиях в ранней Вселенной.

"Я действительно считаю, что эти выводы открыли новую дверь для изучения формирования галактик с отдельными звездами и в некоторой степени отдельных элементов", сказала Фребель.

В конце 1950-х годов ядерные физики считали, что где-то в космосе в экстремальных условиях, множество субатомных частиц, называемых нейтронами, должно выполнять роль горнов для элементов r-процесса, которые также включают знакомые вещества, такие как уран и свинец. Взрывы гигантских звезд и редкие слияния плотнейших звезд во Вселенной, называемых нейтронные звезды, были наиболее вероятными источниками. Но данных наблюдений катастрофически не хватало.

Исследователи из MKI теперь восполнили этот наблюдательный пробел. Анализ звездного света от нескольких из самых ярких звезд в крошечной галактике под названием Reticulum II, расположенной на расстоянии около 100 000 световых лет от Земли, говорит о том, что эти звезды содержат колоссальное количество тяжелых элементов.

Так как звезды не могли получить тяжелые элементы сами по себе, какое-то событие в прошлом Reticulum II должно быть поспособствовать этому обогащению. Содержания тяжелых элементов в звездах подразумевает столкновение двух нейтронных звезд.

Аспирант Фребель Александр Джи (Alexander Ji) обнаружил обогащенные звезды в Reticulum II, используя Магеллановы телескопы в Обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Он является первым автором статьи, опубликованной в журнале Nature.

Энрико Рамирес-Руис (Enrico Ramirez-Ruiz), профессор астрономии и астрофизики в Университете Калифорнии, присоединился к Джи и Фребель за круглым столом.

"Я наблюдал за слиянием нейтронных звезд некоторое время, поэтому был очень взволнован, увидев результаты Александра и Анны", сказал Рамирес-Руис, не принимавший участия в исследовании. "Их исследование действительно неопровержимо. Экзотическое слияние нейтронных звезд происходили очень рано в истории этой конкретной карликовой галактики, и, вероятно, во многих других небольших галактиках. Таким образом получается, что эти слияния ответственны за большую часть драгоценных веществ, называемых нами элементами r-процессов, во всей Вселенной".