Европиевые звезды помогли понять, как синтезируются тяжелые элементы
Чтобы понять, как тяжелые элементы появляются в недрах звезд, ученые пристально рассмотрели карликовую галактику в созвездии Печи. Оказалось, всего 4–5 миллиардов лет назад там образовалось много богатых европием светил
Формирование тяжелых элементов в недрах звезд всегда интересовало астрофизиков. Однако, исследовать синтез таких ядер очень сложно, ведь существует несколько возможных механизмов этих превращений, а концентрация их продуктов в звездах очень низка. Один из таких механизмов — так называемый r-процесс или быстрый захват нейтронов. В ходе него из легких ядер очень быстро образуются тяжелые благодаря последовательному захвату нейтронов.
Ключом к пониманию деталей этого процесса является элемент европий. В новой работе исследователи открыли несколько звезд, в которых содержание европия было выше, чем у любого до сих пор изученного объекта. Авторы назвали такие светила «европиевыми звездами». Их большая концентрация была замечена в карликовой галактике в созвездии Печи.
Судя по высокой концентрации ядер металлов в звездах, взрывной синтез тяжелых элементов посредством r-процесса должен был начать совсем недавно — всего 4–5 миллиардов лет назад. Это очень редкая находка, так как большинство богатых европием звезд, исследованных до сих пор, образовались гораздо раньше этого срока. Таким образом, европиевые звезды могут рассказать астрофизикам о происхождении элементов во Вселенной в относительно недавнем прошлом.
Тяжелые элементы могут синтезироваться в результате r-процесса при слиянии двух нейтронных звезд или при коллапсе массивных звезд с сильными магнитными полями. Авторы работы проанализировали эти два высокоэнергетических события и провели детальный анализ превращений ядер элементов в этих процессах. Несмотря на обилие данных и большие вычислительные мощности, используемые в исследовании, ученые не смогли однозначно определить, возникли ли тяжелые элементы в результате процессов в европиевых звездах из-за большой неопределенности в данных. Будущие эксперименты в новом ускорительном центре GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung должны значительно уменьшить эти неопределенности.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
