Откуда берутся золото и другие редкие драгоценные элементы?
Исследования в области астрофизики предполагают новый источник золота, платины и других тяжёлых элементов — вспышки, которые происходят у сильно намагниченных звёзд, называемых магнетарами.
На этом художественном концепте показано, как магнетар теряет материал в космосе, что привело бы к замедлению его вращения. Сильные искривлённые линии магнитного поля магнетара (показаны зелёным) могут влиять на поток электрически заряженного материала из объекта, который является разновидностью нейтронной звезды.
Источник: NASA/JPL-Caltech.
Лёгкие элементы — это те, у которых меньшее количество протонов в атомном ядре. Самые лёгкие из них — водород, гелий, литий — первые в периодической таблице, они образовались в первые минуты после Большого взрыва. Затем они слились в ядрах звёзд, образовав такие элементы, как кислород и углерод.
Но для образования самых тяжёлых природных элементов требуются гораздо более экстремальные условия. Элементы тяжелее железа (26-й элемент в периодической таблице) образуются в результате катастрофических событий, таких как слияния нейтронных звёзд или сверхновые.
Новое исследование добавляет новую «фабрику тяжёлых элементов» к космической производственной линии.
Согласно исследованию, опубликованному в «Astrophysical Journal Letters», до 10 % тяжёлых элементов нашей галактики могли образоваться в результате гигантских вспышек, излучаемых сверхнамагниченными звёздами.
Исследование отвечает на вопрос, который озадачивал астрономов более 20 лет.
В 2004 году телескоп BAT (Burst Alert Telescope) на борту космического корабля NASA «Swift» зафиксировал необычный сигнал. Свет исходил от магнетара — типа звезды с магнитным полем, которое в триллионы раз сильнее магнитного поля Земли.
Магнетар, получивший название SGR 1806–20, вызвал вспышку, которая длилась всего несколько секунд, но высвободила больше энергии, чем наше Солнце за 1 миллион лет. Второй, менее мощный сигнал от звезды достиг пика через 10 минут… и ставил учёных в тупик 20 лет.
Новые вычислительные методы наконец-то разрешили загадку, что вызвало второй сигнал — метафорический и буквальный астрономический горшок с золотом.
Модели показали, что сигнал должен был исходить от образования 2 миллионов миллиардов миллиардов кг тяжёлых элементов (примерно эквивалентно массе Марса).
Источник: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation.
«Это действительно второй случай, когда мы непосредственно видим доказательство того, где образуются эти элементы, — говорит соавтор Брайан Мецгер из Центра вычислительной астрофизики Института Флатiron и Колумбийского университета в Нью-Йорке. — Это существенный скачок в нашем понимании производства тяжёлых элементов».
Первый раз учёные наблюдали образование тяжёлых элементов в 2017 году, когда астрономы подтвердили этот процесс при слиянии двух нейтронных звёзд.
«Мы не можем исключать, что могут быть третьи или четвёртые места, которые мы ещё просто не видели», — говорит Мецгер.
«Интересная особенность этих гигантских вспышек заключается в том, что они могут происходить действительно рано в истории галактики, — добавляет ведущий автор Анирудх Патель, докторант Колумбийского университета. — Гигантские вспышки магнетаров могут быть решением проблемы, с которой мы столкнулись: в молодых галактиках наблюдается больше тяжёлых элементов, чем могло бы быть создано только в результате столкновений нейтронных звёзд».