Ученые впервые наблюдали образование трех тяжелых элементов




Фото из открытых источников
Три тяжелых элемента были обнаружены после гамма-всплеска (GRB). По словам ученых, это первый случай, когда наблюдался синтез этих элементов, что помогает прояснить происхождение большей части таблицы Менделеева. Исследование опубликовано в журнале Nature.
 
Происхождение элементов с атомной массой тяжелее железа долгое время оставалось загадкой. Большую часть жизни звезд они превращают водород в гелий, а ближе к концу он может перейти к несколько более тяжелым элементам. Однако, чтобы создать что-то помимо железа, нужно нечто более драматичное. Когда-то считалось, что сверхновая отвечает за все тяжелее, но сомнения закрались еще до первого наблюдения килоновой, образовавшейся в результате столкновения нейтронных звезд.
 
Сейчас считается, что оба типа звездных взрывов вносят свой вклад в запасы более тяжелых элементов во Вселенной, причем важность каждого источника варьируется в зависимости от элемента. Однако в большинстве случаев это основано на догадках, поскольку они не были обнаружены в спектре, создаваемом взрывом любого типа.
 
Теперь ситуация изменилась, по крайней мере, для вольфрама, селена и теллура, соответственно элементов под номерами 74, 34 и 52.
 
«Мы искали признаки синтеза тяжелых металлов во Вселенной, и потребовался гигантский взрыв, чтобы мы могли это увидеть. Это событие стало гамма-всплеском GRB 230307A, наблюдаемым JWST, — вторым по яркости гамма-всплеском, когда-либо наблюдавшимся», — сказал доктор Гэвин Лэмб из Ливерпульского университета Джона Мурс..
 
Всплески могут иметь разные причины, но этот был результатом килоновой звезды, подобной тем, когда мы обнаружили гравитационные волны, возникающие при слиянии нейтронных звезд. GRB длился 200 секунд, что делало его одним из самых длинных всплесков, которые мы когда-либо видели. Считается, что длинные и короткие всплески могут быть вызваны принципиально разными причинами, а связь килоновых с гамма-всплесками продолжительностью более двух секунд до сих пор не совсем понятна.
 
Послесвечение было на удивление слабым, учитывая мощность всплеска, но JWST запечатлел его в среднем инфракрасном диапазоне через 29 и 61 день после того, как гамма-лучи достигли нас. Это выявило спектральную линию на расстоянии 2,15 микрона, которую ученые из 66 институтов по всему миру интерпретируют как свидетельство присутствия теллура, учитывая красное смещение галактики, которая, по их мнению, стала местом возникновения этого события. 
 
Команда подсчитала, что количество произведенного теллура будет равно примерно одной тысячной массы Солнца, то есть примерно в 300 раз больше массы Земли. Это помогает объяснить, почему теллур, хотя и очень редок на Земле, относительно распространен во Вселенной в целом.
 
Теоретическое моделирование предполагает, что килоновые должны производить много теллура, но это первое экспериментальное свидетельство, не считая более спекулятивного обнаружения в предыдущей килоновой, AT2017gfo.
 
Считается, что более слабая линия на расстоянии 4,5 микрон указывает на присутствие вольфрама, селена или того и другого.
 
Теллур не является широко известным элементом, его основным применением являются тонкопленочные солнечные элементы и полупроводники. Что еще более важно, его присутствие, вероятно, также указывает на производство рядом с ним элементов в периодической таблице, включая его непосредственного соседа йода, необходимого для производства гормонов, регулирующих рост.
 
Вольфрам наиболее известен как ответ на простой вопрос: какой металл имеет самую высокую температуру плавления? Его чрезвычайная твердость делает его полезным в металлических сплавах. Селен является важным микроэлементом для животных, добавляемым в некоторые продукты питания для предотвращения его дефицита.
 
«Прошло чуть более 150 лет с тех пор, как Дмитрий Менделеев написал периодическую таблицу элементов, и теперь мы, наконец, в состоянии начать заполнять эти последние пробелы в понимании того, где все было создано», — сказал профессор Эндрю Леван из Университета Радбауд.