Вчені провели аналіз тьмяної зірки HD 222925 і виділили 65 окремих елементів - рекордне число, коли-небудь знайдене в одному об'єкті за межами Сонячної системи.
Більшість елементів, що становлять зірку - важкі, з нижньої частини періодичної таблиці, що рідко зустрічаються в небесних світилах.
Оскільки ці елементи можуть утворюватися тільки в надзвичайно енергійних подіях, таких як наднові або злиття нейтронних зірок, за допомогою механізму, званого процесом швидкого захоплення нейтронів, склад цієї зірки може бути засобом для вивчення того, як утворюються важкі елементи.
"Наскільки мені відомо, це рекорд для будь-якого об'єкта за межами нашої Сонячної системи. І що робить цю зірку такою унікальною, так це те, що вона має дуже високу відносну частку елементів, перерахованих в нижніх двох третинах періодичної таблиці. Ми навіть виявили золото ", - поділився астроном Ян Редерер з Мічиганського університету.
За його словами, ці елементи були створені в процесі швидкого захоплення нейтронів. Зірки - це «фабрики», які виробляють більшість елементів у Всесвіті. На зорі світобудови водень і гелій - як і раніше два найпоширеніших елементи в космосі - становили майже всю матерію.
Як утворюються зірки
Перші зірки утворилися, коли гравітація стягнула разом згустки цього водню і гелію. У термоядерних печах своїх ядер ці зірки перековували водень у гелій; потім гелій у вуглець; і так далі, сплавляючи більш важкі елементи в міру того, як у них закінчуються більш легкі, поки не буде отримано залізо.
Залізо теж може плавитися, але воно споживає величезну кількість енергії - більше, ніж виробляє такий синтез, тому кінцевим пунктом і стало залізне ядро. Ядро, більше не підтримуване зовнішнім тиском термоядерного синтезу, руйнується під дією сили тяжкості, після чого зірка вибухає.
Для створення елементів важче заліза потрібен швидкий процес захоплення нейтронів, або r-процес. Дійсно потужні вибухи викликають ряд ядерних реакцій, в яких атомні ядра стикаються з нейтронами, щоб синтезувати елементи важче заліза.
У космосі знайдена аномальна зірка-вампір: загадка «чорної вдови»
«Вам потрібно багато вільних нейтронів і набір умов з дуже високою енергією, щоб вивільнити їх і додати до ядрів атомів», - зазначив Редерер. «Є не дуже багато середовищ, в яких це може статися».
Це повертає нас до HD 222925, розташованої приблизно в 1460 світлових роках від Землі, що, безумовно, трохи дивно. Вона пройшла стадію червоного гіганта, у неї закінчився водень для синтезу, і тепер вона синтезує в своєму ядрі гелій. У результаті вийшла зірка з низьким вмістом металів, з низьким вмістом важких елементів... але надзвичайно збагачена елементами, які можуть бути отримані тільки за допомогою r-процесу.
Отже, ці елементи якимось чином були розподілені по всій молекулярній хмарі водню і гелію, з якого утворилася HD 222925, близько 8,2 мільярда років тому. Це «якимось чином» мало бути вибухом, що викинув елементи r-процесу в космос.
З чого складається зірка-рекордсмен?
Наступне запитання: які елементи? Редерер і його команда використовували спектральний аналіз, щоб точно визначити склад зірки. Справа в тому, що деякі елементи можуть або посилювати, або приглухати певні довжини хвиль світла, оскільки атоми поглинають і перевипромінюють фотони. Потім ці особливості випромінювання і поглинання в спектрі можна проаналізувати і простежити до елементів, які їх справили, і визначити їх поширеність. З 65 елементів, ідентифікованих таким чином, 42 - майже дві третини - були елементами r-процесу.
До них належать галій, селен, кадмій, вольфрам, платина, золото, свинець і уран. Оскільки HD 222925 не демонструє жодних інших дивацтв у своєму хімічному складі, це означає, що ми можемо розглядати його як представника виходів, вироблених джерелом r-процесу.
Чому зірки мерехтять, а планети і Сонце - ні
Хоча ми не знаємо, чи відбулися r-процеси, які зробили ці елементи, при зіткненні нейтронної зірки або при вибуху надновий, рівень деталізації, який у нас є зараз, означає, що зірка може використовуватися в якості свого роду схеми для розуміння вихідних даних r-процесу.
«Тепер ми знаємо докладний поелементний висновок деякої події r-процесу, яка сталася на початку Всесвіту», - сказала фізик Анна Фребель з Массачусетського технологічного інституту. «Будь-яка модель, яка намагається зрозуміти, що відбувається з r-процесом, повинна бути в змозі відтворити цю стародавню катастрофу».