Умирающие звезды «распадаются» на нейтроны для формирования самых тяжелых элементов
Звезды способны синтезировать в своих недрах преимущественно элементы периодической таблицы до железа. Ядра более тяжелых элементов формируются в экстремальных условиях, когда массивные звезды умирают. Остается понять, как и где запускаются эти процессы «наращивания массы»? Ученые построили новую модель, отвечающую на этот вопрос.
Существует два основных «рецепта» формирования тяжелых ядер через захват нейтронов: медленный (s-процесс) и быстрый (r-процесс). Медленный захват нейтронов в основном встречается на поздних эволюциях звезд массой не более 10 солнц. В таком процессе может сформироваться примерно половина изотопов элементов тяжелее железа. Для остальных нужен быстрый захват, иначе ядра будут распадаться до того, как успеют встретиться с новым свободным нейтроном.
Обилие свободных нейтронов — главное требование для запуска r-процесса. Проблема в том, что свободные нейтроны бета-радиоактивны и «живут» примерно 15 минут, поэтому поиск подходящих условий для быстрого роста ядер во многом сводится к поиску областей массового наличия или «производства» свободных нейтронов.
«Существует лишь несколько реалистичных, но тем не менее редко встречающихся в космосе сценариев, где могут формироваться [тяжелые элементы вроде урана и плутония], и всем этим областям необходимо большое количество нейтронов. Мы предлагаем новый феномен, в котором эти нейтроны не присутствуют заранее, а динамично производятся в звезде», — объяснил физик Мэттью Мампауэр из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), главный автор нового исследования.
При слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры в окружающем их пространстве оказывается достаточно нейтронов и энергии для запуска r-процесса. Часто такие события сопровождаются короткими (меньше двух секунд) гамма-всплесками, вспышками излучения, которые «помогают» образованию тяжелых ядер. Могут ли длинные гамма-всплески быть такими же «фабриками» тяжелых элементов — другой вопрос.
Длинные гамма-всплески, как считается, возникают у погибших звезд, которые «схлопнулись» в черную дыру. В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, ученые смоделировали воздействие таких вспышек на вещество, сброшенное массивными светилами при коллапсе.
По расчетам авторов статьи, луч гамма-всплеска прорывается через вещество, «как поезд сквозь сугробы». Под такой «бомбардировкой» высокоэнергетическими фотонами вещество распадается на составляющие, протоны преобразуются в нейтроны. При этом из-за сильных магнитных полей выжившие протоны «застревают» в колонне луча, а нейтроны разлетаются.
Вещество вокруг луча насыщается нейтронами, и запускается r-процесс — формируются тяжелые элементы. Так обычное звездное вещество, даже без «заготовленных» нейтронов, может стать «фабрикой» по производству тяжелых ядер.
«Наше исследование предлагает новое объяснение тому, почему некоторые космические события вроде длинных гамма-всплесков нередко сопровождаются килоновыми — свечением от радиоактивного распада свежих тяжелых элементов. Также оно объясняет, почему так похож состав тяжелых элементов в старых звездах по всей Галактике», — отметил Мампауэр.
Описанный процесс зависит от множества факторов: мощности и длительности всплеска, плотности вещества, расстояния до вещества и других условий. Чтобы все учесть, ученые использовали в компьютерной модели принципы из разных областей науки, от атомной физики до гидродинамики. В общем, есть пространство для улучшения расчетов и совершенствования модели. Авторы планируют продолжить работу над задачей.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
Сверхпроводимость очень чувствительна к внутренней организации материала, в котором проявляется. Чтобы уговорить эту «птицу счастья» стабильно работать, физики тщательно следят практически за каждым атомом в сверхпроводниках и всеми воздействиями электромагнитных полей. Ученые могут контролировать хаотичные процессы в материалах, но могут их и использовать.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии