Странная звезда подсказала, откуда во Вселенной взялись уран и плутоний

Астрономы из Национальной обсерватории Китая обнаружили чрезвычайно редкую звезду, которая может помочь решить одну из давних загадок астрономии: откуда взялись самые тяжелые элементы во Вселенной.

Звезда, получившая название J0804+5740, находится в области Гайя-Энцелад. Этот регион Млечного Пути — остатки карликовой галактики, которая слилась с Млечным Путем примерно 8-11 миллиардов лет назад. Звезда удивительна тем, что имеет высокую концентрацию радиоактивных элементов, известных как актиноиды. Научная статья вышла в Astrophysical Journal Letters.

«Актиноиды — это самая тяжелая группа элементов в периодической таблице. Включают в себя элементы с атомными номерами с 90 по 103, например, торий, плутоний и уран. Они создаются в процессе быстрого захвата нейтронов, известном как r-процесс», — пояснил Space.com Анирудх Пател, докторант группы теоретической астрофизики высоких энергий Колумбийского университета.

R-процесс — это серия ядерных реакций, которые происходят в экстремальных астрономических условиях. Тогда атомные ядра быстро захватывают нейтроны, не успевая распасться, становясь более тяжелыми элементами.

Прямые наблюдения за r-процессом редки. На сегодняшний день астрономы определили два вероятных космических места, где он происходит: одно — это слияние нейтронных звезд, а другое — в чрезвычайно намагниченных нейтронных звездах магнетарах. Однако эти находки не позволяют полностью объяснить происхождение большинства тяжелых элементов во Вселенной.

Наблюдения за J0804+5740, первой звездой с таким большим количеством актиноидов, предоставляют захватывающий новый фрагмент головоломки.

Для определения состава звезд астрономы используют атомную спектроскопию. Электроны занимают различные уровни энергии в атомах. Если атом находится в атмосфере звезды, он будет поглощать свет. Разные элементы имеют различную атомную структуру, поэтому они будут поглощать разные частоты света.

Ученые проанализировали движение J0804+5740 и похожих на нее звезд. Обнаружилось, что такие небесные тела в два раза чаще происходят из-за пределов Млечного Пути. То есть они появились в меньших галактиках, впоследствии притянутых к нашей.

Модели предлагают, что возможным источником может быть редкий и мощный взрыв, известный как магнитно-ротационно управляемая сверхновая. Эти экстремальные события могут создать среду, богатую нейтронами, необходимую для производства актиноидов.

Однако загадка все еще не решена полностью. Состав J0804+5740 намекает на более сложное происхождение — возможно, включающее несколько типов событий r-процесса или вклад других, еще неизвестных процессов.