Химический состав некоторых звёздных систем может радикально отличаться от нашей

Химический состав некоторых звёздных систем может радикально отличаться от нашей

 Александр Березин

Рассеянное скопление NGС 1718 показало, что количество элементов тяжелее кислорода в звёздных системах может серьёзнейшим образом колебаться в зависимости от условий в районе формирования звёзд и даже целых скоплений.

Согласно современным астрономическим взглядам, после рождения Вселенная была заполнена только лёгкими веществами — водородом и гелием. Все остальные химические элементы теоретически могли образоваться лишь в процессе горения звёзд. Следовательно, Земля в основном (ибо водорода здесь мало) состоит из вещества, образовавшегося в недрах доисторических звёзд и выброшенного когда-то взрывами сверхновых. Кальций в ваших костях, железо в вашей крови, магний в шоколаде и золото в вашей банковской ячейке — всё это продукты взрывов сверхновых.

80% этих продуктов образовались при взрыве «нормальных» сверхновых, больших звёзд с массами в 8–10 солнечных. Именно в них давление и температуры столь высоки, что углерод и кислород способны участвовать в термоядерных реакциях с образованием веществ тяжелее железа.

И лишь 20% тяжёлых элементов образуется другими сверхновыми — типа Ia. Последние до взрыва являются белыми карликами, которые забирают вещество соседней парной звезды (или чьё-то ещё), и в один прекрасный день их масса достигает предела Чандрасекара, после чего их ждёт судьба желудочно неудовлетворённого кадавра: начинается термоядерная реакция, и они взрываются, выбрасывая бездну железа. Примерно две трети железа в вашей крови (или в земном ядре) родом из этого источника.

Остатки сверхновой 0509-67,5 в скоплении NGС 1718 демонстрируют дефицит тяжёлых элементов. И не только они. (Илл. NASA, ESA, and B. Schaefer and A. Pagnotta; NASA, ESA, CXC, SAO, the Hubble Heritage Team (STScI / AURA), J.Hughes.)

Но вот незадача: в рассеянном скоплении NGС 1718 (160 000 св. лет от нас), прописанном в галактике Большое Магелланово облако, эта благостно сходящаяся с теорией картина не наблюдается. Скоплению всего два миллиарда лет, но его химия уже резко отличается от земной. По мнению исследователей, это может означать, что наши представления о химической однородности планет, в том числе планет земной группы, могут быть не вполне адекватными. Железа там много, а магния в восемь раз меньше, что характерно для продуктов взрыва сверхновой Ia. Но почему нет следов взрывов нормальных сверхновых типа II, то есть изобилия других тяжёлых элементов (кроме железа)? Астроном Джанет Колуччи из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США) в ходе недавних измерений обнаружила факт доминирования железа в скоплении, а её коллега Кенджи Бекки из Университета Западной Австралии предложил объяснение наблюдаемой картине.

Ранее уже обнаруживались одиночные звезды, в которых соотношение железа и магния (да и других тяжёлых элементов) было нетипичным: железа много, остального мало. Это объяснялось близким взрывом бывшего белого карлика, оказавшего основное влияние на состав протопланетного диска, из которого образуется звезда. Кроме того, в случае целого скопления очень большая группа компактно сосредоточенных белых карликов могла повлиять на звёзды скопления ещё при их зарождении. Но почему так много белых карликов превратилось в сверхновые именно здесь?

Ответ, по мнению исследователей, следует искать в соседнем Малом Магеллановом Облаке, которое периодически сближается с Большим, регулярно захватывающим у первого большое количество звёзд. Звёзды большой массы быстро проходят все фазы своей эволюции (иногда за 100 млн лет) и взрываются, в то время как белые карлики делают это позднее, иногда на миллиарды лет. Когда в Большом Магеллановом Облаке начали массово взрываться сверхновые типа II, они выбросили значительную часть своего газа в межгалактическое пространство. Образовалась область пониженной плотности, откуда при сближении с Малым Магеллановым Облаком бóльшая галактика захватила газ — продукт взрывов сверхновых типа Ia, доминирующих численно среди сверхновых в Малом Магеллановом, звёзды которого маломассивны.

Интересно, что этот механизм может действовать в очень многих ситуациях взаимодействия звёздных групп как в малых, так и в больших галактиках. Даже по примерным оценкам, содержание элементов тяжелее кислорода (кроме железа) в таких районах космоса будет очень низким, в несколько раз ниже, чем на Земле.

А теперь подумайте, что произойдёт, если там вдруг образуется жизнь. Какой она будет? Твёрдый скелет трудно построить без кальция, да и функционирование ряда других важнейших систем земных организмов без изобилия тяжёлых элементов в окружающей среде представить себе очень не просто...

Отчёт об этом исследовании в ближайшее время появится в Astrophysical Journal Letters.

Подготовлено по материалам Scientific American.