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 Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
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.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Ученые, похоже, приблизились к разгадке происхождения пшеницы мягкой — той самой, из которой делают большую часть хлеба и другие мучные изделия. Согласно авторам нового исследования, она, предположительно, появилась 8000 лет назад на территории современной Грузии и Армении.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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