Золото Вселенной: как магнетары создают тяжелые элементы в космических вспышках
Исследователи обнаружили ранее неизвестный способ создания самых тяжелых атомов во Вселенной, таких как золото, платина и уран. Они подсчитали, что одна вспышка сверхнамагниченной звезды, называемой магнетаром, может произвести эквивалент массы этих элементов, равной массе 27 Лун, за один раз.
Астрономы из Центра вычислительной астрофизики (CCA) Института Флэтайрон в Нью-Йорке совершили прорывное открытие, обнаружив новый источник происхождения некоторых из самых редких и ценных элементов во Вселенной, включая золото и платину. Речь идет о гигантских вспышках, порождаемых магнетарами — сверхнамагниченными нейтронными звездами с магнитными полями в триллионы раз мощнее земного.
В декабре 2004 года космический телескоп зафиксировал мощную вспышку, исходившую от магнетара. Основной выброс длился всего несколько секунд, но его энергия превысила солнечную за миллион лет. Однако второй, более слабый сигнал, достигший пика через 10 минут, долгое время оставался загадкой. Новое исследование показало, что этот сигнал соответствовал образованию тяжелых элементов в результате r-процесса (быстрого захвата нейтронов).
R-процесс и происхождение тяжелых элементов
Большинство элементов тяжелее железа образуются в экстремальных условиях, где присутствует избыток свободных нейтронов. До недавнего времени основными кандидатами на роль «космических фабрик» тяжелых элементов считались:
- Слияния нейтронных звезд (подтверждено в 2017 году).
- Сверхновые.
Однако расчеты показали, что этих событий недостаточно для объяснения всего объема тяжелых элементов в галактике. Теперь магнетары с их гигантскими вспышками стали третьим подтвержденным источником.
Трудно поверить, что некоторые из окружающих нас тяжелых элементов, например, драгоценные металлы в наших телефонах и компьютерах, производятся в этих экстремальных условиях. Анирудх Патель
Согласно расчетам, вспышка 2004 года произвела тяжелых элементов массой около трети земной, включая золото, платину и другие редкие металлы. Ученые оценивают, что до 10% тяжелых элементов Млечного Пути могли образоваться в подобных событиях.
Это открытие объясняет, почему в молодых галактиках наблюдалось больше тяжелых элементов, чем могло возникнуть только от слияний нейтронных звезд. Магнетары, вспыхивающие на ранних этапах эволюции галактик, могли вносить значительный вклад в химический состав Вселенной.
Перспективы дальнейших исследований
Для уточнения роли магнетаров необходимо больше наблюдений. Запуск новых телескопов, таких как Compton Spectrometer and Imager (COSI, NASA, 2027), поможет фиксировать подобные события. Ключевая задача — быстро наводить ультрафиолетовые телескопы на источник в первые 10–15 минут после вспышки, чтобы зафиксировать сигнал от распада радиоактивных элементов.
Это открытие не только решает давнюю астрофизическую загадку, но и расширяет понимание происхождения тяжелых элементов. Оно подчеркивает, что Вселенная создает редкие металлы в самых экстремальных условиях — от столкновений нейтронных звезд до вспышек магнетаров. В будущем новые наблюдения могут выявить и другие, пока неизвестные источники r-процесса.