Нове дослідження вказує на те, що магнетари — рідкісний тип нейтронних зірок з екстремально потужним магнітним полем — могли бути первинними “фабриками” важких елементів у ранньому Всесвіті, зокрема таких цінних металів як золото.
Вчені з Колумбійського університету та Університету штату Луїзіана виявили докази цього неочікуваного процесу в архівних даних 20-річної давності, пов’язаних зі спалахом магнетара у 2004 році. Це відкриття може змінити наше розуміння походження багатьох важких елементів періодичної таблиці та пояснити їхню наявність на ранніх етапах існування Всесвіту.
Традиційно вважалося, що основним джерелом важких елементів, таких як золото, платина та уран, є злиття нейтронних зірок – катастрофічні події, під час яких дві нейтронні зірки стикаються, викидаючи у космос нові елементи. Однак такі зіткнення відносно рідкісні й відбуваються на пізніших етапах космічної історії, що не пояснює, як ці елементи з’явилися так рано.
Спалахи магнетарів як космічні “алхімічні лабораторії”
Магнетари – це особливий тип нейтронних зірок з надзвичайно потужним магнітним полем, яке в трильйони разів перевищує магнітне поле Землі. Під час так званих “зоряних землетрусів” кора магнетара розривається, вивільняючи колосальну кількість енергії у формі високоенергетичного випромінювання – гамма-спалахів.
Міжнародна лабораторія гамма-астрофізики Європейського космічного агентства (INTEGRAL) зафіксувала один із таких спалахів у 2004 році. Проаналізувавши архівні дані, дослідники виявили особливий гамма-сигнал, який, за їхніми припущеннями, може бути свідченням швидкого процесу захоплення нейтронів, відомого як “r-процес”.
Ерік Бернс, астрофізик з Університету штату Луїзіана та співавтор дослідження, підкреслює значущість відкриття: “Це відповідь на одне з питань століття і вирішення таємниці за допомогою архівних даних, які були майже забуті”.
Наукова модель утворення важких елементів
Команда під керівництвом докторанта Колумбійського університету Анірудха Пателя розробила комп’ютерні моделі, які демонструють, як r-процес міг відбуватися після спалаху магнетара. Цей процес передбачає швидке захоплення нейтронів атомними ядрами, що веде до утворення важчих елементів.
Коли дослідники порівняли передбачення своїх моделей із сигналом, зафіксованим у 2004 році, вони виявили разючу відповідність. Патель, вражений цим відкриттям, зазначає: “Наступні тиждень-два я не думав ні про що інше. Це дуже круто – думати про те, як деякі речі в моєму телефоні чи ноутбуці були створені під час цього екстремального вибуху в історії нашої галактики”.
Ця нова теорія особливо важлива для пояснення походження важких елементів у ранньому Всесвіті. На відміну від злиття нейтронних зірок, магнетари формувалися вже на ранніх етапах існування Всесвіту і могли виробляти золото та інші цінні елементи задовго до того, як відбулися перші злиття нейтронних зірок.
Перспективи подальших досліджень
Результати дослідження, опубліковані в журналі The Astrophysical Journal Letters, відкривають новий напрямок у розумінні нуклеосинтезу – процесу утворення хімічних елементів у космосі. Проте для остаточного підтвердження цієї теорії потрібні додаткові спостереження.
NASA планує запустити нову місію “Комптонівський спектрометр і тепловізор” (COSI) у 2027 році. Цей космічний апарат спеціально розроблений для вивчення високоенергетичних явищ у космосі, включаючи гігантські спалахи магнетарів. COSI зможе ідентифікувати окремі елементи, що утворюються під час цих подій, і таким чином підтвердити чи спростувати теорію про магнетари як джерело золота.
Якщо ця теорія підтвердиться, це змінить наше уявлення про походження багатьох речей, які ми цінуємо на Землі. Золоті прикраси, електронні компоненти і навіть деякі медичні інструменти можуть містити атоми, народжені в потужних спалахах магнетарів мільярди років тому.
Це дослідження демонструє, як аналіз уже наявних даних у поєднанні з новими теоретичними моделями може призвести до фундаментальних відкриттів про походження речовини у нашому Всесвіті.
#Ваші #золоті #прикраси #можливо #народилися #спалаху #мертвої #зірки
Source link
