Моделирование карликовой галактики показывает пути обогащения стронция

Они обнаружили, что для объяснения наблюдаемого содержания этих металлов в карликовых галактиках необходимы как минимум четыре вида звезд.

Звезды - алхимики космоса. Например, многие из более легких элементов в периодической таблице генерируются ядерным синтезом в звездах. Но происхождение некоторых тяжелых элементов более загадочно.

Реакции синтеза могут создать тяжелые элементы, такие как железо и никель, но еще более тяжелые элементы создаются, когда ядра захватывают дополнительные нейтроны. Экстремальные условия, такие как взрыв сверхновой или слияние двух нейтронных звезд, приводят к быстрому процессу захвата нейтронов (r-процесс). Медленный процесс захвата нейтронов (s-процесс) происходит более постепенно, например, в так называемых звездах асимптотической ветви гигантов в конце их жизни. Каждый процесс - и каждая среда - генерирует различную смесь тяжелых элементов.

Металлы, выкованные в этих процессах, в конце концов выбрасываются в космос, когда звезда умирает, и вливаются в новые звезды. Отслеживание распределения этих унаследованных элементов поможет понять, как они были создавались.

Стронций является одним из самых легких элементов, созданных в r-процессе. Некоторые звезды в карликовых галактиках вблизи Млечного Пути имеют необычно высокое отношение стронция к барию, что позволяет предположить, что они производятся в разных средах.

Чтобы исследовать происхождение стронция, Ютака Хираи из Центра вычислительных наук RIKEN и двое его коллег моделировали карликовую галактику с таким же распределением металлов, что и в соседних галактиках-карликах. Затем они посмотрели, какие звездные процессы привели к обогащению стронция.

Исследователи обнаружили, что слияния нейтронных звезд и звездах асимптотической ветви гигантов не могут объяснить все обогащение стронция в их моделировании. Некоторая часть обогащения пришла от вращающихся массивных звезд, где смешивание материалов внутри звезды может генерировать нейтроны для определенной формы s-процесса.

«Но самым важным нашим выводом является то, что выбросы из сверхновых с захватом электронов могут образовывать звезды с очень высоким отношением стронция к барию», - говорит Хирай. «Ожидается, что взрыв сверхновой с захватом электронов произойдет в самом низком диапазоне масс массивных звезд, в 8-10 раз больше массы Солнца». Эти звезды отличаются наличием ядер, богатых кислородом, неоном и магнием.

Теперь команда Хираи намерена провести более подробное сравнение между симуляциями и наблюдениями за элементным изобилием звезд в Млечном Пути и вокруг него.