Тяжелые металлы Земли — результат взрыва сверхновой

Тяжелые металлы Земли - результат взрыва сверхновой

Около 80 процентов тяжелых элементов во Вселенной, вероятно, образовались в коллапсарах, редкой, но богатой элементами форме взрыва сверхновой от гравитационного коллапса старых массивных звезд, которые в 30 раз тяжелее нашего Солнца, так утверждает профессор физики Даниэль Сигел.

Этот вывод опровергает широко распространенное мнение, что эти элементы в основном происходят от столкновений между нейтронными звездами или между нейтронной звездой и черной дырой, сказал Сигел.

Используя суперкомпьютеры, трио ученых имитировало динамику коллапсаров или старых звезд, гравитация которых заставляет их взрываться и образовывать черные дыры.

По их модели, массивные быстро вращающиеся коллапсары выбрасывают тяжелые элементы, количество и распределение которых «удивительно похоже на то, что мы наблюдаем в нашей солнечной системе», сказал Сигел.

Большинство элементов, найденных в природе, были созданы в результате ядерных реакций в звездах и в конечном итоге выброшены в результате огромных звездных взрывов.

Тяжелые элементы, найденные на Земле и в других частях Вселенной, варьирующиеся от золота и платины или урана и плутония, используемых в ядерных реакторах, до более экзотических химических элементов, таких как неодим, найденных в потребительских товарах, таких как электроника, произошли от давних взрывов.

До сих пор ученые думали, что эти элементы появились в результате звездных столкновений с участием нейтронных звезд или черных дыр, как в случае столкновения двух нейтронных звезд, информация о котором появилась в заголовках новостей в 2017 году.

По иронии судьбы, сказал Сигел, его команда начала работать над тем, чтобы понять физику этого слияния, прежде чем их моделирование указало на коллапсары в качестве колыбели тяжелых элементов.

«Наше исследование слияний нейтронных звезд привело нас к мысли, что рождение черных дыр при совершенно другом типе звездного взрыва может привести к еще большему количеству золота, чем слияния нейтронных звезд. Восемьдесят процентов этих тяжелых элементов, которые мы видим, должны происходить от коллапсаров. Коллапсары довольно редки в случаях появления сверхновых, даже более редких, чем слияния нейтронных звезд, но количество вещества, которое они выбрасывают в космос, намного выше, чем у нейтронной звезды».

Коллапсары также производят интенсивные вспышки гамма-лучей.

Теперь команда надеется увидеть теоретическую модель, подтвержденную наблюдениями. Сигел сказал, что инфракрасные приборы, такие как те, что используются на космическом телескопе Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год, должны быть способны обнаруживать контрольные излучения, направленные на тяжелые элементы коллапсара в далекой галактике.

«Попытка определить, откуда берутся тяжелые элементы, может помочь нам понять, как образовалась галактика. На самом деле это может помочь решить некоторые большие вопросы в космологии, поскольку тяжелые элементы являются хорошим индикатором».

Ссылаясь на российского химика Менделеева, Сигел сказал: «Мы знаем еще много элементов, которых он не знал. Что удивительно — после 150 лет изучения фундаментальных строительных блоков природы мы до сих пор не совсем понимаем, как устроена Вселенная».

Популярные материалы