Силните експлозии на масивни, магнетизирани звезди могат да изковат повечето тежки елементи на Вселената, като сребро и уран
Откъде са се взели на Земята тежките елементи? Мислим си, че ги е произвела родната ни Земя? А когато си слагате сребърното бижу, дали ви хрумва, че среброто в него е продукт на невъобразимо мощни сили от Космоса, които дори не можем да си представим. А ако си помислим, че всичко това се е случило преди 13 млрд. години?
Тези звезди включват половината от всички елементи, по-тежки от желязото, и също се получават при сливане на неутронни звезди. Но сблъсъците само на тези мъртви звезди не могат да формират всички елементи, наблюдавани във Вселената.
Сега учените откриха особена звезда, която нарекоха магниторотационна хипернова, която е сериозен претендент за потенциалното родно място на тези елементи.
Резултатите, описани в Nature на 7 юли 2021, са свързани с откриването на много стара червена гигантска звезда – вероятно на 13 милиарда години, близо до началото на Вселената, която се намира във външните райони на Млечния път. Анализирайки състава на звездата, астрономите надникнаха отново в семейната история на звездата. Четиридесет и четири различни елемента, наблюдавани в звездата, предполагат, че тя е образувана от материал, останал „от специална експлозия на една масивна звезда скоро след Големия взрив“, казва астрономът Дейвид Йонг от Австралийския национален университет в Канбера.
Елементите на древната звезда не са от остатъците при сливането на неутронни звезди, казват Йонг и колегите му. Изобилието на някои тежки елементи като торий и уран е по-високо, отколкото би могло да се очаква от сливането на неутронна звезда. Освен това звездата съдържа и по-леки елементи като цинк и азот, които не могат да бъдат произведени от тези сливания.
И тъй като звездата е с изключителен дефицит на желязо – елемент, който се натрупва в продължение на много звездни раждания и смърти – учените смятат, че червеният гигант е звезда от второ поколение, чиито тежки елементи произхождат от един предшественик на свръхнова звезда.
Симулациите предполагат, че събитието е било магниторотационна хипернова, създадена при смъртта на бързо въртяща се, силно магнетизирана звезда, поне 25 пъти по-голяма от масата на слънцето.
Когато тези звезди експлодират в края на живота си, като тип свръхнова, те могат да имат енергична, богата на неутрони среда, необходима за получаване на тежки елементи.
Магниторотационните хипернови може да са подобни на колапсарите – масивни, въртящи се звезди, които се срутват в черни дупки, вместо да експлодират. По-рано колапсарите също бяха смятани за родни места на елементите на този процес. Изследователите смятат, че магниторотационните хипернови са голяма рядкост и съставляват само 1 на 1000 свръхнови.
Въпреки това подобни взривове биха били 10 пъти по-често срещани от сливанията на неутронни звезди днес и биха произвели подобни количества тежки елементи. Заедно с техните по-малко енергични колеги, наречени магниторотационни свръхнови, тези хипернови могат да бъдат отговорни за създаването на 90 процента от всички елементи, изчисляват изследователите.
В ранната Вселена, когато масивните, бързо въртящи се звезди са били по-чести явления, подобни експлозии са можели да бъдат още по-важни за създаването на елементите.
Наблюденията са впечатляващи, казва Стан Уусли, астрофизик от Калифорнийския университет в Санта Круз. Но „няма доказателство, че изобилието от елементи в тази звезда с дефицит на метал са били направени само от едно събитие“. Може да е едно, може да са 10.
Едно от тези събития може дори да е било сливане на неутронни звезди, казва той. Учените се надяват да открият повече звезди като възрастния червен гигант, които биха могли да разкрият колко чести са магниторотационните хипернови. Засега новата звезда си остава „невероятно рядка“.
