Химический сюрприз гигантской звезды: впервые найдена сера там, где ее не ждали

Исследователи под руководством Кристобаля Бордиу из Астрофизической обсерватории INAF в Катании (Италия) провели наблюдения редкой массивной звезды HD 87643 с помощью чилийского радиотелескопа Atacama Compact Array. Ученые впервые обнаружили вокруг этого сверхгиганта сразу несколько серосодержащих молекул, включая монооксид и диоксид серы. Результаты работы были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Звезда HD 87643 относится к очень редкому классу сверхгигантов типа B[e] – это массивные звезды, которые уже прожили большую часть своей жизни и сейчас приближаются к финальным стадиям эволюции. Они известны тем, что активно теряют вещество, выбрасывая мощные звездные ветры с полюсов и создавая вокруг себя плотные пылевые диски в экваториальной плоскости.

Из-за интенсивного ультрафиолетового излучения такие объекты долго считались «стерильными» для сложной химии, предполагалось, что жесткое излучение разрушает любые молекулы, кроме самых простых, например угарного газа. До недавнего времени возле HD 87643 была известна только одна молекула – оксид углерода.

Новые наблюдения в миллиметровом диапазоне полностью перевернули эту картину. Астрономы зафиксировали излучение сразу десяти различных молекул, причем среди них оказались сернистый ангидрид, монооксид серы и другие соединения, содержащие серу. Это первое в истории обнаружение серной химии в окрестностях сверхгиганта типа B[e].

Сера это довольно распространенный элемент во Вселенной, она входит в десятку самых частых химических элементов и считается одним из ключевых «кирпичиков» для возникновения жизни, как мы ее знаем. Ее молекулы находили и в кометах, и в протопланетных дисках, и в областях звездообразования, но возлег горячих массивных умирающих звезд серную химию еще никто не изучал, но теперь у исследователей появилась уникальная лаборатория.

Однако самое удивительное открытие ждало ученых, когда они проанализировали соотношение двух изотопов монооксида серы. Оказалось, что более тяжелый и редкий изотоп присутствует вблизи звезды в гораздо большей доле, чем в любом другом месте Млечного Пути.

Обычная ядерная физика не может объяснить такой перекос, поэтому команда предложила нестандартную гипотезу. Дело в том, что мощный ультрафиолет звезды разрушает молекулы диоксида серы, превращая их в монооксид. Но легкий и распространенный изотоп защищает сам себя, его так много, что часть молекул укрывает друг друга от излучения.

А тяжелого изотопа изначально мало, он не может создать такой «коллективной защиты», поэтому почти все его молекулы распадаются под действием света. В итоге, хотя тяжелого изотопа изначально было меньше, в конечном продукте, моноокиси серы, его доля оказывается аномально высокой. Этот процесс, называемый массонезависимым фракционированием, раньше находили только в древних земных породах и метеоритах. Если гипотеза подтвердится, HD 87643 станет первым космическим объектом, где это явление проявлено так ярко.

Коротко о главном: исследование показало, что даже в самых суровых условиях – рядом с горячей массивной звездой, которая буквально «жарит» все вокруг ультрафиолетом, может существовать богатая и неожиданная химия. Обнаружение серных соединений не только расширяет представления о том, как умирают крупные звезды, но и открывает новое окно в изучение изотопных аномалий, которые когда-то наблюдались и на ранней Земле.

В будущем астрономы планируют провести более детальные наблюдения на комплексе радиотелескопов ALMA, чтобы полностью восстановить химический портрет этой звезды и понять, как она влияет на распространение элементов, необходимых для формирования планет и, в конечном счете, для жизни.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях