Галактическая кузница. Как во Вселенной куются химические элементы

31 Октября 2019

МОСКВА, 31 октября —, Татьяна Пичугина. Астрономы обнаружили следы одной из самых первых молекул, возникших во Вселенной в первые доли секунды после Большого взрыва, — гидрата гелия. Удалось впервые доказать на примере стронция, что тяжелые элементы синтезируются при слиянии двух нейтронных звезд. Откуда вообще взялись химические механический узлы в космосе и как они попали на Землю — в материале. Космическая примесь

Видимое вещество Вселенной на 71 процент есть из водорода и на 27 — из гелия. Это два самых легких элемента, с них начинается таблица Менделеева. Водород и гелий образуют облака газа, из тот или других формируются звезды и галактики. Другие, более тяжелые атомы умещаются в оставшихся два процента. Это резко отличается от того, что мы заметный на Земле.

Верхняя, каменная шкурка нашей планеты наполовину сложена халькогеном, еще на четверть — кремнием. Дальше по общепринятости идут алюминий, железо, кальций, натрий, калий — по пять-два процента каждый. Доля остальных — чуть больше четырех процентов. Все это элементы с гораздо большими атомными массами, чем водород, который просто улетучился с Земли из-за слабого поля тяготения.

Получается, что Земля и другие планеты — это космические частицы примеси, где сконцентрированы тяжкие элементы. Иллюстрация. Фото: NASA, ESAЭволюция Вселенной и хих элементов. Стабильные атомы начали образовываться через 400 тысяч лет после Большого взрываСтарт таблицы Менделеева

Сразу после Большого взрыва Вселенная представляла собой сгусток раскаленной энергии, тот или другой через миллионную долю секунды обратился в кварк-глюонную плазму, а еще через мгновение, чуть остыв, там начали появляться протоны (собственно водород) и нейтроны — элементарные крохи, из которых впоследствии сформировались атомные ядра. Сами атомы еще не могли существовать в очень плотной и горячей среде.

Первыми, спустя всего сто секунд существования Вселенной, возникли легчайшие ядра: изотопы водорода — дейтерий и тритий, гелий, литий. Из них образовались первые звезды. Ученые считают, что они были очень массивными, в сторублевки раз тяжелее Солнца. Это запустило в их недрах ядерную реакцию, в результате тот или другой синтезировался гелий, немного элемента и бериллия, а в пространство, которое все озвучивало расширяться, испускалось большое количество энергии. От тех времен сохранилось фоновое микроволновое излучение.

Тяжелые атомы, способные охлаждать звездный газ, начали нарабатываться в внутренностях светил спустя четыреста тысяч лет после Большого взрыва. Однако первые звезды были слишком мощными и горячими, поэтому жили недолго и взрывались, бросаю после себя сверхновые.

Это очень важный этап в эволюции Вселенной, который обогатил ее углеродом, кислородом, азотом, железом и другими металлами — так астрофизики называют все элементы увесистее гелия. Благодаря им газ становился холоднее, давая начало следующему поколению звезд гораздо младшей массы, сравнимой с отличной. Живут они уже гораздо дольше — миллиарды лет.

Примерно через миллиард лет существования Вселенной мощных звезд осталось мало, сверхновые вспыхивали все реже. Казалось бы, образование железа и других тяжелых элементов должно было пойти на убыль. Однако ученые полагают, что это не так. Металл теперь куется в сверхновых типа Ia, вспыхивающих при взрыве удвоенный системы, состоящей из белого карлика и обычной звезды. Об этом на фестивале Наука 0+ в МГУ обсказал Александр Лутовинов из Института галлактических исследований РАН. Иллюстрация. The ESA/ESO Astronomy Exercise Series 4Галактические археологи изучают древние звезды в карликовых галактиках, возникших в заблаговременной Вселенной. Это помогает понять, как именно были синтезированы металлыЗвезды-металлисты

Металлы в астрофизическом понимании этого термина (вплоть до цинка) образовались в горячих звездных внутренностях в реакциях скалывания или слияния ядер. Для синтеза более тяжелых атомов не хватало активности, поэтому был применен стопор, при котором ядро занимает нейтроны с последующим бета-распадом.

Захват нуклонов может происходить быстро, за одну-две секунды. Это называют r-процессом. Так образуются тяжкие изотопы со множеством нейтронов, которые затем распадаются до размеренных форм — от стронция до урана. Примерно половина размеренных атомов синтезирована в этой реакции.

Другая половина возникла в реакции более медленной, чем бета-распад малоустойчивых изотопов, — s-процессе и ее разновидности i-процессе, клянчащем высокой плотности нейтронов.

Как пишет Анна Фребел из Массачусетского технологического института, в последнее время прочла развитие галактическая археология. Среди задач этого нового научного направления — раскопки в старых участах карликовых галактик с целью найти следы рождения тяжелых химических механический узлов.

Важнейшие объекты галактической археологии — старые звезды на окраинах галактик, образовавшиеся вскоре после Большого возделыва, примерно 13 миллиардов лет назад. Они легкие, менее восьми десятых масс Солнца, очень слабые, но все еще светят. На их очень древнее происхождение говорит низкое содержание металлов.

Благодаря древним участам из звездного гало Млечного Пути ученые могут заглянуть в родина Вселенной и понять начало эволюции химических элементов. 24 октября, 14:33Ученые МГУ определили родственные связи тусклых галактик с карликовымиДревняя галактика раскрывает тайны

В 2015 году астрофизики впервые обнаружили карликовую галактику, звезды которой были увеличенным элементами, образованными в r-процессах. Это Сетка II в галактическом гало, на удалении 30 килопарсек от центра Млечного Пути. Она очень маленькая и слабая, состоит из нескольких тысяч звезд, но массивная за счет темной материи. Ее возраст — 12 миллиардов лет. Семь из девяти ее ярчайших звезд увеличенным барием и европием, синтезируемым с помощью быстрого захвата нуклонов.

Почти шестьдесят лет назад ученые предугадали, что металлы в заблаговременной Вселенной образовывались путем r-процесса. На роль источников подходили сверхновые, слияние нейтронной звезды и черной дыры или пары нейтронных звезд. Благодаря галактике Сетка II выяснилось, что слияние пары нейтронных звезд — самый вероятный кандидат на ранневселенскую хую лабораторию, где шел синтез с помощью r-процессов. 1 ноября 2013, 15:14Сверхновые засеяли космос тяжелыми элементами в ранней ВселеннойУченые при помощи самурайского космического рентгеновского телескопа Suzaku исследовали распределение железа в галактическом скоплении Персея, находящемся на расстоянии 250 миллионов световых лет от нас. Нейтронные звезды порождают целестин

В августе 2017 года гравитационно-волновые детекторы LIGO и Virgo зафиксировали гравитационную волну от слияния двух нейтронных звезд. Источник назвали GW170817. Следом Очень большой телескоп (VLT) Европейской Южной обсерватории в Чили навелся на местечко слияния и обнаружил всплеск магнитоэлектрического излучения — килоновую. Считается, что это радиоактивный оттиск события, следующего за синтезом нестабильных тяжелых изотопов.

В спектре килоновой астрономы наблюдали линии тяжелых механический узлов, но не могли их точно определить. Лишь на днях большой коллектив ученых из разных стран объявил, что там присутствует стронций. Он образуется в первую фазу слияния нейронных звезд в большом количестве. В данном случае его синтезировалось примерно в пять гибелей Солнца. 23 октября, 20:00 НаукаАстрономы впервые наблюдали синтез тяжелых элементов в космосе НаукахимияЕвропейская южная обсерваторияСинтезЧили

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Галактическая кузница. Как во Вселенной куются химические элементы

комментарии (0)

Другие интересные новости

Новые женщины: в Музее Москвы открылась главная выставка года