Взрыв в миллион раз ярче Млечного Пути создал редкие элементы

Подпишитесь на научный информационный бюллетень > Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Космический телескоп Джеймса Уэбба и другие обсерватории стали свидетелями мощного взрыва в космосе, который создал редкие химические элементы, некоторые из которых необходимы для жизни.

Взрыв, наблюдавшийся 7 марта, стал вторым по яркости гамма-всплеском, когда-либо наблюдавшимся телескопами за более чем 50 лет наблюдений: он более чем в миллион раз ярче, чем вся Галактика Млечный Путь вместе взятая. Гамма-всплески — это короткие выбросы самой энергичной формы света.

Этот конкретный взрыв, получивший название GRB 230307A, вероятно, возник, когда две нейтронные звезды — невероятно плотные остатки звезд после вспышки сверхновой — слились в галактике на расстоянии около одного миллиарда световых лет. Помимо выброса гамма-всплеска, слияние создало килоноваредкий взрыв, который происходит, когда нейтронная звезда сливается с другой нейтронной звездой или черной дырой, согласно исследованию, опубликованному в среду в журнале. Природа.

«Известно лишь несколько килоновых, и это первый раз, когда мы смогли посмотреть на последствия килоновой с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба», — сказал ведущий автор исследования Эндрю Леван, профессор астрофизики в Университете Радбауда в Нидерланды. Леван также был частью команды, которая впервые обнаружила килонову в 2013 году.

Помимо Уэбба, космический гамма-телескоп Ферми НАСА, обсерватория Нила Герельса Свифт и спутник для исследования транзитной экзопланеты наблюдали всплеск и проследили его до слияния нейтронных звезд. Уэбб также использовался для обнаружения химических признаков теллура после взрыва.

По данным Королевского химического общества, теллур, редкий металлоид, используется для тонировки стекла и керамики, а также играет важную роль в процессе производства перезаписываемых компакт-дисков и DVD-дисков. Астрономы ожидают, что в материале, выпущенном килоновой, вероятно, будут присутствовать и другие элементы, близкие к теллуру в периодической таблице, включая йод, который необходим для большей части жизни на Земле.

«Прошло чуть более 150 лет с тех пор, как Дмитрий Менделеев написал периодическую таблицу элементов, и теперь мы, наконец, в состоянии начать заполнять эти последние пробелы в понимании того, где все было создано, благодаря Уэббу», — сказал Леван.

Отслеживание звездных взрывов

Астрономы долгое время считали, что слияния нейтронных звезд — это небесные фабрики, создающие редкие элементы тяжелее железа. Но найти доказательства было сложно.

Килоновые — редкие явления, что затрудняет их наблюдение. Но астрономы ищут короткие гамма-всплески, которые длятся максимум две секунды, как характерные побочные продукты редких событий.

Что было необычным в этом всплеске, так это то, что он длился 200 секунд, что делает его продолжительным гамма-всплеском. Такие продолжительные вспышки обычно связаны со вспышками сверхновых, возникающими при взрыве массивных звезд.

«Этот всплеск относится к длинной категории. Это не рядом с границей. Но, похоже, он исходит от сливающейся нейтронной звезды», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Эрик Бернс, доцент кафедры физики и астрономии в Университете штата Луизиана.

Первоначально Ферми обнаружил гамма-всплеск, а астрономы использовали наземные и космические обсерватории для отслеживания изменений яркости после взрыва в гамма-, рентгеновском, видимом, инфракрасном и радиоволнах света. Быстрые изменения в видимом и инфракрасном свете позволили предположить, что это была килоновая.

«Этот тип взрыва происходит очень быстро, при этом материал во взрыве также быстро расширяется», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Ом Шаран Салафия, научный сотрудник Астрономической обсерватории Брера Национального института астрофизики в Италии. «По мере того, как все облако расширяется, материал быстро остывает, и пик его света становится видимым в инфракрасном диапазоне и становится более красным в течение времени от нескольких дней до недель».

Команда также использовала Уэбба, чтобы проследить путь нейтронных звезд до того, как они взорвались.

Когда-то это были две массивные звезды в двойной системе, существовавшей в спиральной галактике. Одна из пары взорвалась как сверхновая, оставив после себя нейтронную звезду, а затем то же самое произошло с другой звездой. Эти взрывные события вывели звезды из их галактики, и они остались парой, пройдя 120 000 световых лет, прежде чем слиться через несколько сотен миллионов лет после того, как были выброшены из своего дома.

Поиск космических элементов

Астрономы десятилетиями пытались определить, как химические элементы создаются во Вселенной.

Открытие большего количества килоновых в будущем с помощью чувствительных телескопов, таких как Уэбб и Римский космический телескоп Нэнси Грейсзапуск которого запланирован на 2027 год, может дать представление о том, какие тяжелые элементы создаются и высвобождаются в результате редких взрывов.

Исследователи также хотят найти больше слияний, которые создают более длинные гамма-всплески, чтобы определить, что ими движет и есть ли какая-либо связь с элементами, созданными в этом процессе.

Бурный жизненный цикл звезд распространил элементы, обнаруженные в таблице Менделеева, по всей Вселенной, включая те, которые в первую очередь необходимы для формирования жизни на Земле. Возможность изучать звездные взрывы, такие как килоновые, в последние годы позволяет ученым ответить на вопросы об образовании химических элементов, позволяя глубже понять, как Вселенная развивалась с течением времени.

«Уэбб обеспечивает феноменальный импульс и может найти даже более тяжелые элементы», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Бен Гомпертц, доцент Института гравитационно-волновой астрономии и Школы физики и астрономии Бирмингемского университета в Соединенном Королевстве.

«По мере того, как мы будем получать более частые наблюдения, модели будут улучшаться, и спектр может со временем меняться», — сказал Гомпертц. «Уэбб, безусловно, открыл двери для гораздо большего, и его способности полностью изменят наше понимание Вселенной».

Пояснение: эта история была обновлена, чтобы уточнить дату, когда был замечен взрыв.

Для получения дополнительных новостей и информационных бюллетеней > создайте учетную запись по адресу: >.com