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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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