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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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