«Проведенные нами наблюдения и расчеты показывают, что в недрах звезд могут возникать элементы с массой 260 [атомных единиц массы] и выше и в результате быстрого захвата нейтронов. Это число – 260 – является очень интересным по той причине, что пока нам не удалось найти ни в космосе, ни на Земле столь тяжелых элементов, в том числе при изучении последствий ядерных испытаний», – заявил доцент Университета Северной Каролины Ян Редерер.
Как отмечается, до настоящего момента времени физики считали, что все элементы тяжелее железа, в том числе золото и уран, возникли по большей части в результате взрывов сверхновых звезд, так как температура и давление внутри «нормальных» звезд слишком низкие для их быстрого формирования. Недавно ученые также открыли свидетельства того, что эти элементы возникают в ходе столкновений нейтронных звезд.
И в том и в другом случае сверхтяжелые элементы формируются в недрах нейтронных звезд в результате так называемого R-процесса. Так астрофизики называют цепочки термоядерных реакций, в ходе которых легкие ядра превращаются в золото и прочие тяжелые элементы путем захвата большого числа нейтронов за очень короткий период времени. Исследователи выяснили, что нечто похожее происходит и в недрах крупных древних звезд.
Ученые пришли к такому выводу в ходе изучения химического состава 42 древнейших звезд Млечного Пути, в чьих недрах астрономы недавно обнаружили необычно много металлов из группы лантанидов, а также прочих тяжелых элементов. Присутствие этого «излишка» в недрах сразу нескольких светил натолкнуло ученых на мысль, что эти атомы возникли в рамках R-процесса или его аналога, в ходе которого сначала появились сверхтяжелые ядра, впоследствии распавшиеся на более легкие и стабильные атомы.
Руководствуясь этой идеей, физики измерили доли разных элементов в материи этих звезд, начиная с селена и заканчивая торием, и сопоставили их массу с тем, как много разных ядер атомов должно возникать в рамках R-процесса. Эти расчеты одновременно подтвердили, что в недрах звезд действительно происходит синтез тяжелых ядер, а также позволили Редереру и его коллегам определить максимальную массу элементов, которые могут возникать внутри светил, – она превышает вес атома водорода в 260 и более раз.
Для сравнения: атом урана тяжелее водорода в 235 или 238 раз, а торий – в 232 раза. Значительно более тяжелые элементы, как отмечают ученые, отсутствуют в недрах Земли или в недрах всех изученных небесных тел Солнечной системы и всего Млечного Пути в целом. С чем это связано, физики пока не могут сказать, но они надеются, что последующие наблюдения за древнейшими звездами, а также теоретические расчеты дадут ответ на этот вопрос.
Фото: pixabay.com
