Древние звезды могли создавать необычайно тяжелые элементы, считают исследователи

Международная группа ученых обнаружила, что древние звезды были способны производить элементы с атомными массами более 260, что тяжелее, чем любой элемент, находящийся на Земле естественным образом, из периодической системы элементов. Это открытие значительно расширяет наше понимание образования элементов в звездах.


Само наше существование неразрывно связано с космическим миром, поскольку мы состоим из материалов, происходящих из самих звезд. Звезды служат замечательными фабриками, постоянно участвующими в процессе слияния и распада элементов для образования новых элементов, которые весят либо меньше, либо больше. Различие между более легкими и тяжелыми элементами определяется их атомной массой, которую можно грубо понимать как совокупность протонов и нейтронов, расположенных внутри ядра одного атома, принадлежащего этому конкретному элементу.

Считается, что процесс создания самых тяжелых элементов происходит исключительно внутри нейтронных звезд посредством явления, известного как процесс быстрого захвата нейтронов, также называемый процессом r-типа. Представьте себе сценарий, в котором одинокое атомное ядро ​​подвешено в море нейтронов. Внезапно значительное количество этих нейтронов прилипает к ядру, хотя и на короткое время, обычно длящееся менее секунды. Впоследствии происходит последовательность внутренних преобразований, включающих преобразование нейтронов в протоны, что приводит к чудесному появлению такого массивного элемента, как золото, платина или уран.

Элементы, обладающие наибольшей массой, по своей природе нестабильны или радиоактивны, а это означает, что с течением времени они постепенно распадаются. Одним из способов их распада является процесс, называемый делением.


— Иан Рекдерер, доцент физики в Северо-Каролинском государственном университете и главный автор исследования.

Есть общее представление о том, как работает процесс r-типа, но условия процесса довольно экстремальны. У ученых нет хорошего представления о том, сколько различных мест во Вселенной могут генерировать процесс r-типа, неизвестно, как заканчивается процесс r-типа, и мы не можем ответить на вопросы, например, сколько нейтронов можно добавить? Насколько тяжелым может быть элемент? Поэтому исследователи решили посмотреть на элементы, которые могут быть получены делением в некоторых хорошо изученных старых звездах, чтобы посмотреть, сможем ли мы начать находить ответы на некоторые из этих вопросов.

Команда взглянула на количество тяжелых элементов в 42 хорошо изученных звездах в Млечном Пути. Установлено, что в этих звездах имеются тяжелые элементы, образованные процессом r-типа в предыдущие поколения звезд. Рассмотрев более общий взгляд на количество каждого тяжелого элемента, найденного в этих звездах в целом, а не как обычно, в индивидуальном порядке, они выявили ранее непризнанные закономерности. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Основываясь на наблюдаемых закономерностях, можно сделать вывод, что некоторые элементы, находящиеся в середине таблицы Менделеева, такие как серебро и родий, являются вероятными побочными продуктами, образующимися в результате расщепления тяжелого элемента. Благодаря своим исследованиям команда успешно установила, что процесс r-типа способен генерировать атомы с атомной массой 260 или выше до того, как они подвергнутся делению.


— Иан Рекдерер.