Астрономы впервые зафиксировали образование стронция в космосе

В 2017 г. астрономы впервые зарегистрировали гравитационные волны. Они образовались в результате слияния двух нейтронных звезд, произошедшего в галактике NGC 4993, находящейся на расстоянии 130 млн световых лет от Млечного пути.

Слияние нейтронных звезд привело к выделению значительного количества энергии, известному как вспышка килоновой. Сразу после регистрации гравитационных волн, Европейская Южная Обсерватория (ESO) нацелила на нее свои телескопы. Целью наблюдений была проверка теории, согласно которой некоторые тяжелые элементы могут синтезироваться во время слияний нейтронных звезд. Астрономы надеялись обнаружить признаки существования этих элементов в спектре килоновой.

Благодаря установленному на Очень Большом Телескопе (VLT ESO) спектрографу X-shooter, исследователям удалось получить серию спектров килоновой от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области электромагнитного диапазона. Уже первоначальный анализ этих спектров показал следы присутствия в них линий тяжелых элементов. После дополнительной обработки данных ученым удалось выявить индивидуальный элемент — стронций.

Cпектр килоновой возникшей в результате слияния нейтронных звезд в галактике NGC 4993. Источник: ESO/E. Pian et al./S. Smartt & ePESSTO

Область неба вокруг галактики, в которой было зафиксировано слияние нейтронных звезд. Источник: ESO и Digitized Sky Survey 2

Расположение NGC 4993 на карте звездного неба. Источник: ESO, IAU and Sky & Telescope

Нам известно, что многие элементы периодической таблицы образуются в оболочках старых звезд или во время вспышек сверхновых. Однако формирование самых тяжелых элементов требует процесса, известного под названием захват свободных нейронов. Для него необходима сверхгорячая среда с большим количеством свободных нейтронов, бомбардирующих атомы. Условия, необходимые для запуска этого процесса, столь экстремальны, что их нельзя найти даже в недрах сверхновых. В то же время, результаты теоретического моделирования говорили о том, что они могут возникнуть во время слияния нейтронных звезд.

Результаты наблюдений X-shooter подтвердили это предположение. Слияние нейтронных звезд действительно может запустить процесс захвата быстрых нейтронов. Таким образом, ученым удалось заполнить важный пробел в нашем понимании процессов формирования химических элементов во Вселенной.