№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

В Млечном Пути обнаружили уникальную звезду

Фото: The STScI Digitized Sky Survey

Звезда девятой величины HD 222925, расположенная в южном созвездии Тукан

В ее составе – рекордное количество химических элементов. И среди них есть золото!

Ученые провели анализ звезды под названием HD 222925 и выделили в ее составе 65 отдельных элементов. Это рекордное число элементов, когда-либо найденных в одном объекте за пределами Солнечной системы. Более того, большинство из определенных элементов – это тяжелые элементы из нижней части периодической таблицы, редко встречающиеся в звездах.

Такие элементы могут образовываться только в чрезвычайно энергичных явлениях, таких как сверхновые или слияния нейтронных звезд. Происходит это с помощью механизма, называемого процессом быстрого захвата нейтронов. Именно поэтому состав уникальной звезды может послужить отличным материалом для изучения того, как образуются тяжелые элементы.

«Насколько мне известно, это рекорд для любого объекта за пределами нашей Солнечной системы. Эту звезду делает уникальной то, что она имеет очень высокую относительную долю элементов, перечисленных в нижних двух третях периодической таблицы. Мы даже обнаружили в звезде золото», – Ян Редерер, астроном из Мичиганского университета.

Звезды – это своеобразные «фабрики», которые производят большинство элементов во Вселенной. В ранней Вселенной водород и гелий – по-прежнему два самых распространенных элемента в космосе — составляли почти всю материю. Первые звезды образовались, когда гравитация стянула вместе сгустки этого водорода и гелия. В термоядерных «печах» своих ядер эти звезды перековывали водород в гелий; затем гелий в углерод; и так далее, сплавляя более тяжелые элементы.

В какой-то момент ядро, больше не поддерживаемое внешним давлением термоядерного синтеза, разрушается под действием силы тяжести, и звезда взрывается. Для создания элементов тяжелее железа требуется быстрый процесс захвата нейтронов, или r-процесс. Действительно мощные взрывы вызывают ряд ядерных реакций, в которых атомные ядра сталкиваются с нейтронами, чтобы синтезировать элементы тяжелее железа.

Звезда HD 222925 расположена примерно в 1460 световых годах от нас. На протяжении своей жизни она прошла стадию красного гиганта и теперь после того, как в ее ядре закончился водород, она синтезирует гелий. Несмотря на то, что в этой звезде низкое содержание металлов, она чрезвычайно обогащена элементами, которые могут быть получены только с помощью r-процесса.

Следовательно, элементы r-процесса каким-то образом были распределены по всему молекулярному облаку водорода и гелия, из которого образовалась HD 222925, около 8,2 миллиарда лет назад!

Чтобы точно определить, какие именно элементы содержит звезда, Редерер и его команда использовали спектральный анализ. Это метод, основанный на разделении длины волны света от звезды на спектр длин волн.

Некоторые элементы могут либо усиливать, либо приглушать определенные длины волн света, поскольку атомы поглощают и переизлучают фотоны. Затем эти особенности излучения и поглощения в спектре можно проанализировать и проследить до элементов, которые их произвели, и определить их распространенность. Из 65 элементов, идентифицированных таким образом, 42 были элементами r-процесса.

К ним относятся галлий, селен, кадмий, вольфрам, платина, золото, свинец и уран. Поскольку HD 222925 не демонстрирует никаких других странностей в своем химическом составе, это означает, что мы можем смело рассматривать звезду как представителя звезд, произведенных источником r-процесса.

«Хотя мы не знаем, случились ли r-процессы, которые произвели эти элементы, при столкновении нейтронной звезды или при взрыве сверхновой, уровень детализации, который у нас есть сейчас, означает, что звезда может использоваться в качестве своего рода схемы для понимания выходных данных r-процесса», – пишут ученые.