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.