Космическая алхимия: как умирающие звезды создают тяжелые элементы

Физики из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико раскрыли удивительный механизм формирования тяжелых элементов во Вселенной. Новое исследование под руководством Мэтью Мампауэра предлагает революционный взгляд на процессы, происходящие при коллапсе массивных звезд, и объясняет происхождение таких элементов, как уран и плутоний.
Космическая алхимия: как умирающие звезды создают тяжелые элементы
Изображение носит иллюстративный характер

Когда у массивных звезд заканчивается ядерное топливо, они коллапсируют под действием собственной гравитации, превращаясь в черные дыры. Быстро вращающиеся черные дыры выбрасывают мощные струи энергии вдоль осей вращения. Исследователи обнаружили, что эти высокоэнергетические джеты буквально «растворяют» внешние слои умирающих звезд, создавая условия для быстрого захвата нейтронов, известного как "r-процесс».

«Это похоже на грузовой поезд, прокладывающий путь через снег», – так образно описывают ученые процесс, когда джеты пробиваются через внешние слои умирающей звезды. Этот космический катаклизм создает идеальную среду для синтеза тяжелых элементов.

Физический механизм этого процесса поистине удивителен. В обычных условиях свободные нейтроны имеют период полураспада всего 15 минут, что делает их редкими участниками ядерных реакций. Однако в предложенной модели высокоэнергетические фотоны взаимодействуют с атомными ядрами, превращая протоны в нейтроны. Атомные ядра буквально распадаются на составные части, высвобождая еще больше свободных нейтронов.

Важную роль в этом процессе играют сильные магнитные поля. Протоны, имеющие заряд, захватываются джетами благодаря этим полям. Нейтроны же, не имеющие заряда, выталкиваются из джета в окружающее вещество. Концентрация этих нейтронов чрезвычайно высока по сравнению с окружающим звездным материалом, что создает идеальные условия для синтеза тяжелых элементов.

Новая теория также предлагает объяснение, почему киллоновы – мощные вспышки видимого и инфракрасного света – часто сопровождают гамма-всплески длительной продолжительности. Эти астрономические явления, как теперь полагают ученые, могут быть непосредственно связаны с процессом «растворения» звезд и образования тяжелых элементов.

После завершения первоначального исследования команда Мампауэра планирует провести моделирование высокоэнергетической структуры джетов. Ученые намерены детально изучить сложную микрофизику этих процессов, чтобы лучше понять, как именно формируются тяжелые элементы во Вселенной.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal (том 982, выпуск 2) под названием "Let There Be Neutrons! Hadronic Photoproduction from a Large Flux of High-energy Photons" («Да будут нейтроны! Адронное фотопроизводство из большого потока высокоэнергетических фотонов»). Эта работа открывает новую главу в нашем понимании космической алхимии – процессов, благодаря которым во Вселенной появляются самые тяжелые и редкие элементы.


Новое на сайте

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка