Как тяжелые химические элементы на Земле связаны с космическими явлениями?

Создание химических элементов большой массы требует затрат энергии. Этим оно отличается от синтеза, в результате которого энергия, наоборот, высвобождается. Такая мысль натолкнула ученых на необходимость найти и изучить процесс, в результате которого возникли тяжелые элементы.

Самым вероятным считается гамма-всплеск. Это явление представляет собой самый мощный взрыв во Вселенной. Гамма-всплески порождают излучение, которое во много раз ярче Солнца. Такие мощные взрывы бывают двух видов: длинные, связанные с гибелью массивных звезд, и короткие, спровоцированные столкновением двух нейтронных звезд.

В 2017 году ученые обнаружили сигнал, свидетельствующих о быстром сближении двух звезд. После столкновения этих космических тел произошла короткая гамма-вспышка, получившая обозначение GRB 100817A. В результате этого события случился выброс тяжелых частиц, зафиксированный космической аппаратурой. Ученые заметили, что произошел так называемый процесс быстрого захвата нейтронов (r-процесс), результатом которого и стало появление порции тяжелых элементов.

Простыми словами r-процесс можно описать так: ядра некоторых химических элементов, таких как железо, захватывают много нейтронных частиц. Их масса быстро увеличивается и в результате получаются новые химические элементы. Чтобы такой захват произошел, необходимо много свободных нейтронов, высокий уровень плотности и температуры. Однако короткие гамма-всплески, которые обеспечивают данные условия, происходят очень редко. Означает ли это, что мы обязаны появлению тяжелых элементов другому процессу?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые переключили внимание на длинные гамма-всплески. В частности, взрыв, произошедший в 2022 году и получивший номер GRB 221009, был настолько мощным, что наблюдения за его последствиями начали спустя полгода, чтобы не быть ослепленными ярким свечением. Однако выброса тяжелых элементов исследователи не зафиксировали. Это означает, что существует другой путь их возникновения. Ученым только предстоит выяснить, какой именно.