Ученые рассказали, как лично наблюдали рождение Вселенной

В августе 2017 года человечество стало свидетелем невероятного чуда. Большинство, конечно, не заметило это уникальное событие, однако астрономы всего мира пришли в настоящий экстаз. Еще бы, ведь ученые впервые увидели, как сталкиваются две нейтронные звезды!

Энергия тысячи звезд

Телескопы по всей планете завороженно наблюдали, как в далеком космосе по спирали движутся навстречу друг другу два объекта. Итогом стало столкновение, затем слияние и наконец образование новой черной дыры.

Астрофизики довольно потирали руки. Исследователи уже тогда знали, что инцидент, проходящий в научных записях, как взрыв килоновой AT2017gfo, даст информации на долгие годы работы.

Примечание: килоновая (килонова) — это грандиозное астрономическое явление, которое происходит при слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды с черной дырой. Термин в 2010 году ввел Брайан Мецгер, чтобы подчеркнуть, что выделяемая энергия может превышать в 1000 раз энергию новых звезд.



Как предполагали астрономы, так и случилось. За семь лет ученые собрали данные сразу с нескольких телескопов и сумели буквально поминутно воссоздать события, которые начали происходить сразу после взрыва килоновой.

Астрофизик Альберт Снеппен, руководитель научной команды из института Нильса Бора (Копенгаген, Дания), говорит, что процессы после столкновения звезд очень напоминают Большой взрыв, в результате которого родилась наша вселенная. Раскаленный «суп» из элементарных частиц остыл и стал привычной нам материей.


— Снеппен.

После Большого взрыва

Одной из самых поразительных вещей, которую обнаружили астрофизики, исследуя взрыв AT2017gfo, было рождение тяжелых элементов.

Тут надо сделать пояснение. Внутри звезд постоянно идут термоядерные реакции синтеза, когда атомы, объединяясь, образуют более тяжелые химические элементы. Однако у синтеза есть свой предел — тяжелее железа в недрах звезд ничего образоваться не может. Банально не хватает энергии.

Чтобы появились тяжелые элементы, такие как золото или уран, нужно очень мощное событие, вроде взрыва сверхновой. Но оказалось, что и столкновения нейтронных звезд тоже способны создавать эти элементы. Например, при взрыве AT2017gfo астрономы заметили присутствие стронция в световом излучении, что подтвердило эту идею.

Ученые продолжили исследования и выяснили, что сразу после столкновения нейтронных звезд температура достигает миллиардов градусов — примерно столько же было в самом начале существования нашей Вселенной. В такой плазменной жаре частицы, например, электроны, начинают хаотично двигаться.



Постепенно килоновая звезда расширяется и остывает. Элементарные частицы, которые до того свободно плавали в первичном «супе», начинают притягиваться друг другу и превращаются в атомы. По словам астрофизиков, точно такое же происходило сразу же после рождения Вселенной. В науке этот период получил название «эпоха рекомбинации».

Как увидеть рождение Вселенной

Ученые говорят: после Большого взрыва прошло около 380 тысяч лет, прежде чем Вселенная остыла настолько, что частицы смогли собраться в атомы. До этого момента свет не мог свободно проходить через горячую плазму, но после охлаждения он начал распространяться по Вселенной.

Похожий процесс происходит и в килоновой звезде: когда она остывает, частицы начинают собираться в атомы. Это напоминает ученым о том, что было в ранней Вселенной. Поэтому изучение килоновых помогает лучше понять, как формировались вещества в те далекие времена.



Кроме того, исследователи нашли в килоновой звезде такие элементы, как стронций и иттрий, что подтверждает: именно такие взрывы помогают появляться тяжелым элементам во Вселенной.


— астрофизик Расмус Дамгаард, институт Нильса Бора.