Астрономы увидели рождение стронция в космосе

Астрономы впервые доказали факт образования стронция в ходе r-процесса, идущего при слиянии нейтронных звезд. Это открытие было сделано в ходе повторного анализа данных, полученных на телескопе VLT во время слежения за килоновой, сообщается на сайте Европейской южной обсерватории.

В середине августа 2017 года астрономы одновременно зарегистрировали гравитационные волны и гамма-излучение, пришедшие от двух сливающихся нейтронных звезд, находящихся на расстоянии около 130 миллионов световых лет от Земли, в эллиптической галактике NGC 4993 в созвездии Гидры. Дальнейшие наблюдения в разных диапазонах электромагнитного спектра позволили получить однозначное подтверждение существования килоновых, которые примерно в 1000 раз мощнее вспышек обычных новых. Теоретики предсказывали, что килоновые могут возникать при слиянии нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Подобные катаклизмы создают благоприятные условия (высокая температура и мощные нейтронные потоки) для протекания r-процесса — рождения тяжелых элементов, таких как золото или уран, путем быстрого захвата ядрами нейтронов.

Наиболее подробные спектры килоновой GW170817 были получены при помощи спектрографа X-shooter, установленного на телескопе VLT в Чили. Спектры позволяют отслеживать как изменялась яркость вспышки на разных длинах волн (от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона электромагнитного спектра) в период от 1,5 до 10 дней с момента регистрации килоновой. Ранний анализ этих спектров показал признаки наличия цезия, теллура, золота и платины в веществе, выброшенном после вспышки, однако достоверных данных о регистрации отдельных элементов долгое время не было из-за сложности анализа спектров.

Cпектры килоновой в NGC 4993, охватывающие 12 дней после вспышки.

ESO/E. Pian et al./S. Smartt & ePESSTO

Группа астрономов во главе с Дарахом Уотсоном (Darach Watson) из Копенгагенского университета сообщила об идентификации атомов стронция по линиям поглощения, найденным при повторном анализе спектров килоновой GW170817, полученных на VLT. Теории предсказывали, что наиболее распространенные элементы, рожденные в ходе r-процесса, такие как стронций, иттрий и цирконий, могут быть легко обнаружены в разреженной горячей плазме, поскольку эти элементы имеют низкие потенциалы возбуждения для своих однозарядных ионов. Таким образом ученые смогли подтвердить, что тяжелые элементы, образующиеся в результате r-процесса, действительно рождаются при слияниях нейтронных звезд, что серьезно дополняет текущую картину звездного нуклеосинтеза. Наличие других тяжелых элементов с A> 140 в расширяющемся остатке килоновой пока не доказано, но и не опровергнуто, предполагается, что они могут существовать во внутренних частях остатка.

Ранее мы рассказывали о том, как гравитационные волны от слияния нейтронных звезд подтвердили четырехмерность Вселенной с точностью до 0,1 и помогли уточнить ограничения для максимально возможной массы не вращающейся нейтронной звезды. Подробнее об этом уникальном событии, а также о том, какое значение для науки оно имеет, можно прочесть в нашем материале.