Физики выяснили, что лантан и церий образуются при слиянии нейтронных звезд
Слияния нейтронных звезд привозят к синтезу сверхтяжелых атомов редкоземельных металлов. Статья об этом опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Большинство элементов тяжелее водорода образовались в недрах звезд в ходе термоядерного синтеза. Для синтеза элементов тяжелее железа в большом количестве давления внутри даже самых крупных звезд недостаточно, и потому ученые считают, что они появились в процессе вспышек сверхновых. Однако и вспышек сверхновых, по современным данным, не достаточно для объяснения существования самых тяжелых металлов. Предполагается, что в их синтезе поучаствовали нейтронные звезды.
Нанаэ Домото из японского Университета Тохоку и его коллеги исследовали следы слияния пульсаров в галактике NGC 4993, которое наблюдали в 2017 году. Ранее ученые уже замечали признаки появления золота при этом столкновении, но теперь специалистов интересовало, присутствуют ли в спектре этого катаклизма следы других реакций, которые ведут к образованию иных тяжелых элементов, в том числе лантана, церия и других металлов из группы лантаноидов. Многие из этих веществ, как отмечают ученые, должны обладать очень яркими и четкими линиями в спектре, что облегчает процесс их поиска во вспышке килоновой, порожденной слиянием нейтронных звезд. Руководствуясь этой идеей, исследователи просчитали на суперкомпьютере то, как выглядят линии излучения и поглощения для всех лантаноидов, и попытались найти их в данных, собранных орбитальными инфракрасными телескопами в августе 2017 года во время наблюдений за вспышкой GW170817 в галактике NGC 4993.
Как оказалось, в инфракрасной части спектра этой вспышки действительно присутствовали линии, связанные с лантаном и церием. Следов этих металлов было совсем не много, но важен сам факт их обнаружения.
Пульсары — это астрономические объекты с ритмичным переменным излучением, «моргающие». По современным представлениям в их центре находится сверхплотная вращающаяся нейтронная звезда с мощным магнитным полем, наклоненным к оси вращения. Из полюсов такой звезды бьют узкие лучи, в радио- или каком-то другом диапазоне, и когда они проходят по Земле, пульсар «вспыхивает». Ядра нейтронных звезд, в свою очередь, состоят из сверхплотной экзотической материи — вырожденного Ферми-газа из нейтронов.
Ранее телескоп Hubble сфотографировал туманность в виде замочной скважины.
