Астрономите са забелязали Стронций вследствие на сблъсък между две неутронни звезди. Това е първият път, когато тежка стихия е била идентифицирана в килонова, взривоопасната последица от тези видове сблъсъци. Откритието запушва дупка в нашето разбиране за това как се образуват тежки елементи.
През 2017 г. Лазерната интерферометрова гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) и Европейската обсерватория VIRGO откриха гравитационни вълни, идващи от сливането на две неутронни звезди. Събитието за сливане получи името GW170817 и беше на около 130 милиона светлинни години в галактиката NGC 4993.
Получената килонова се нарича AT2017gfo и Европейската южна обсерватория (ESO) насочи няколко от своите телескопи към нея, за да я наблюдава в различни дължини на вълната. По-конкретно, те посочиха много големия телескоп (VLT) и неговия X-Shooter инструмент към kilonova.
X-Shooter е многовълнов спектрограф, който наблюдава в ултравиолетовата B (UVB,) видима светлина и близката инфрачервена (NIR.) Първоначално данните на X-Shooter предполагат, че в килоновата присъстват по-тежки елементи. Но досега те не можеха да идентифицират отделни елементи.
„Това е последният етап от десетилетие преследване за определяне на произхода на елементите.“
Дарах Уотсън, водещ автор, Университета на Копенхаген.
Тези нови резултати са представени в ново проучване, озаглавено „Идентифициране на стронций при сливането на две неутронни звезди.“ Водещ автор е Дарах Уотсън от университета в Копенхаген в Дания. Документът е публикуван в списанието природа на 24 октомври 2019 г.
„Чрез повторното анализиране на данните за 2017 г. от сливането ние сега идентифицирахме подписа на един тежък елемент в тази огнена топка, стронций, доказвайки, че сблъсъкът на неутронни звезди създава този елемент във Вселената“, казва Уотсън в съобщение за пресата.
Коването на химичните елементи се нарича нуклеосинтеза. Учените знаят за това от десетилетия. Знаем, че елементите се образуват в свръхнови, във външните слоеве на стареещи звезди и в обикновени звезди. Но има разлика в нашето разбиране по отношение на улавянето на неутрони и как се формират по-тежки елементи. Според Уотсън това откритие запълва тази празнина.
„Това е последният етап от десетилетия преследване за определяне на произхода на елементите“, казва Уотсън. „Вече знаем, че процесите, които създават елементите, се случват най-вече в обикновени звезди, в свръхнови експлозии или във външните слоеве на стари звезди. Но досега не знаехме местоположението на крайния, неоткрит процес, известен като бързо улавяне на неутрони, който създаде по-тежките елементи в периодичната таблица. "
Има два вида улавяне на неутрони: бързо и бавно. Всеки тип улавяне на неутрони е отговорен за създаването на около половината елементи, по-тежки от желязото. Бързото улавяне на неутрони позволява на атомното ядро да улавя неутрони по-бързо, отколкото може да се разпадне, създавайки тежки елементи. Процесът е разработен преди десетилетия и обстоятелствените доказателства сочат, че киновата е вероятното място за бързото улавяне на неутроните. Но досега не е наблюдаван на астрофизичен обект.
Звездите са достатъчно горещи, за да произвеждат много от елементите. Но само най-екстремните горещи среди могат да създадат по-тежки елементи като Strontium. Само тези среди, като тази килонова, имат достатъчно свободни неутрони наоколо. В килонова атоми непрекъснато се бомбардират от огромен брой неутрони, което позволява бързият процес на улавяне на неутрони да създава по-тежките елементи.
„Това е първият път, когато можем директно да свържем новосъздаден материал, образуван чрез улавяне на неутрони, с сливане на неутронна звезда, потвърждавайки, че неутронните звезди са направени от неутрони и обвързват дълго обсъдения процес на бързо улавяне на неутрони с такива сливания“, казва Камила Юл Хансен от Института за астрономия на Макс Планк в Хайделберг, който изигра основна роля в изследването.
Въпреки че данните за X-Shooter са съществували от няколко години, астрономите не бяха сигурни, че виждат стронций в киловата. Те мислеха, че го виждат, но не можеха да бъдат сигурни веднага. Нашето разбиране за сливания на килонови и неутронни звезди далеч не е пълно. Съществуват сложности в спектъра на X-Shooter на kilonova, който трябваше да се работи, по-специално когато става въпрос за идентифициране на спектрите на по-тежки елементи.
„Всъщност дойдохме с идеята, че може би ще видим стронций доста бързо след събитието. Въпреки това, показването, че това е демонстративно, случаят се оказа много труден. Тази трудност се дължи на силно непълните ни познания за спектралния външен вид на по-тежките елементи в периодичната таблица “, казва изследователят от Копенхагенския университет в Копенхаген Джонатан Селсинг, който беше ключов автор на статията.
Досега бързото улавяне на неутрони беше много дискутирано, но никога не се наблюдава. Тази работа запълва една от дупките в нашето разбиране за нуклеосинтезата. Но отива по-далеч от това. Потвърждава природата на неутронните звезди.
След откриването на неутрон от Джеймс Чадуик през 1932 г., учените предложиха съществуването на неутронната звезда. В статия от 1934 г. астрономите Фриц Цвики и Уолтър Бааде разширяват мнението, че „супер-нова представлява прехода на обикновена звезда внеутронна звезда, състоящ се главно от неутрони. Такава звезда може да има много малък радиус и изключително висока плътност. "
Три десетилетия по-късно неутронните звезди са свързани и идентифицирани с пулсари. Но няма начин да се докаже, че неутронните звезди са направени от неутрони, защото астрономите не могат да получат спектроскопско потвърждение.
Но това откритие чрез идентифициране на стронций, който би могъл да бъде синтезиран само при екстремен неутронен поток, доказва, че неутронните звезди наистина са направени от неутрони. Както авторите казват в своя труд, „Идентифицирането тук на елемент, който би могъл да бъде синтезиран толкова бързо при екстремен неутронен поток, предоставя първите директни спектроскопични доказателства, че неутронните звезди съдържат богата на неутрон материя.“
Това е важна работа. Откритието запуши две дупки в нашето разбиране за произхода на елементите. Това потвърждава на наблюдение това, което учените са знаели теоретично. И това винаги е добре.
Повече ▼:
- Прессъобщение: Първа идентификация на тежък елемент, роден от сблъсък на неутронна звезда
- Документ за изследване: Идентифициране на стронций при сливането на две неутронни звезди
- Уикипедия: Заснемане на неутрон
- Хартия от 1934 г.: Космически лъчи от Super-Novae
