|
Обнаружено изобилие элементов в остатках сверхновой
|
|
|
|
Впервые ученым удалось четко определить содержание хлора и калия в обломках звезды с помощью рентгеновских лучей, используя данные японского космического аппарата XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission).
|
|
|
|
Прибор Resolve на борту XRISM, произносимый как "crism", обнаружил эти элементы в остатке сверхновой под названием Кассиопея А или сокращенно Cas A. Расширяющееся облако обломков находится примерно в 11 000 световых годах от нас в северном созвездии Кассиопеи.
|
|
|
|
"Это открытие помогает проиллюстрировать, как фундаментально связаны гибель звезд и жизнь на Земле", - сказал Тошики Сато, астрофизик из Университета Мэйдзи в Токио. "Кажется, что звезды тихо мерцают в ночном небе, но на самом деле они активно вырабатывают материалы, из которых формируются планеты и возникает жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Теперь, благодаря рентгеновскому исследованию, у нас есть лучшее представление о том, когда и как звезды могут образовывать важные, но труднодоступные элементы".
|
|
|
|
Статья о результатах была опубликована 4 декабря в журнале Nature Astronomy. Сато руководил исследованием вместе с Каем Мацунагой и Хироюки Утидой из Университета Киото в Японии. Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) совместно с НАСА и Европейским космическим агентством (ESA) возглавляет XRISM. НАСА и JAXA также совместно разработали инструмент Resolve.
|
|
|
|
|
|
|
Как звезды создают и распределяют элементы
|
|
|
|
Звезды производят почти все элементы во Вселенной, которые тяжелее водорода и гелия, в результате ядерных реакций. Тепло и давление превращают более легкие элементы, такие как углерод, во все более тяжелые, такие как неон, создавая в недрах звезд слои материалов, похожие на луковицы.
|
|
|
|
Ядерные реакции также происходят во время взрывных явлений, таких как вспышки сверхновых, которые происходят, когда у звезд заканчивается топливо, они разрушаются и взрываются. Содержание элементов и их расположение в обломках могут, соответственно, рассказать ученым о звезде и ее взрыве даже спустя сотни или тысячи лет.
|
|
|
|
Некоторые элементы, такие как кислород, углерод и неон, встречаются чаще, чем другие, и их легче обнаружить и проследить связь с определенной частью жизни звезды.
|
|
|
|
Другие элементы, такие как хлор и калий, более неуловимы. Поскольку у ученых о них меньше данных, сложнее смоделировать, в какой части звезды они образовались. Эти редкие элементы по-прежнему играют важную роль в жизни на Земле. Калий, например, помогает клеткам и мышцам нашего тела функционировать, поэтому астрономы заинтересованы в том, чтобы проследить его космическое происхождение.
|
|
|
|
Примерно круглый остаток сверхновой Cas A простирается примерно на 10 световых лет, ему более 340 лет, и в его центре находится сверхплотная нейтронная звезда - остатки ядра первоначальной звезды. Ученые, использующие рентгеновскую обсерваторию НАСА "Чандра", ранее обнаружили признаки присутствия железа, кремния, серы и других элементов в Cas A.
|
|
|
|
В поисках других элементов команда использовала инструмент Resolve на борту XRISM, чтобы дважды изучить остатки в декабре 2023 года. Исследователи смогли выделить признаки хлора и калия, определив, что содержание остатков намного выше, чем ожидалось. Resolve также обнаружила возможные признаки присутствия фосфора, который ранее был обнаружен в Cas A с помощью инфракрасных исследований.
|
|
|
|
"Высокое разрешение и чувствительность Resolve делают возможными такого рода измерения", - сказал Брайан Уильямс, научный сотрудник проекта XRISM в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "Объединение возможностей XRISM с возможностями других миссий позволяет ученым обнаруживать и измерять эти редкие элементы, которые так важны для формирования жизни во Вселенной".
|
|
|
|
Что новые данные говорят о сверхновых
|
|
|
|
Астрономы полагают, что звездная активность могла нарушить процессы ядерного синтеза внутри звезды до того, как она взорвалась. Такого рода потрясения могли привести к постоянному крупномасштабному перемешиванию вещества внутри звезды, что создало условия, в которых в изобилии образовались хлор и калий.
|
|
|
|
Ученые также сопоставили результаты наблюдений Resolve с изображением Cas A, полученным аппаратом Chandra, и показали, что элементы были сосредоточены в юго-восточной и северной частях остатка.
|
|
|
|
Это неравномерное распределение может означать, что у самой звезды была скрытая асимметрия до того, как она взорвалась, на что ранее в этом году указывали данные Чандры в исследовании, проведенном под руководством Сато.
|
|
|
|
"Возможность проводить измерения этих редких элементов с хорошей статистической точностью действительно помогает нам понять процесс ядерного синтеза, который происходит в звездах до и во время вспышки сверхновых", - сказал соавтор Пол Плюцински, астрофизик из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института в Кембридже, штат Массачусетс.
|
|
|
|
"Мы подозревали, что ключевой частью может быть асимметрия, и теперь у нас есть больше доказательств того, что это так. Но мы все еще многого не понимаем в том, как звезды взрываются и распределяют все эти элементы по космосу".
|
|
|
|
Источник
|
