Астрономы впервые в истории зафиксировали образование атомов тяжелого элемента при столкновении двух нейтронных звезд. Это было сделано при помощи спектрографа X-shooter, установленного на Очень Большом Телескопе (VLT). Наблюдение подтвердило существующую теорию возникновения химических элементов во Вселенной, сообщает Европейская Южная обсерватория.
Для образования элементов тяжелее железа, таких как стронций, требуется очень горячая среда с большим количеством свободных нейтронов. Даже в недрах обычной звезды условия для этого недостаточны. Но слияние нейтронных звезд казалось подходящим вариантом, однако оставалось подтвердить такую гипотезу наблюдениями.
Ученые специально наблюдали за точкой слияния нейтронных звезд GW170817, гравитационные волны от которого были зафиксированы в 2017 году. Слияние двух нейтронных звезд сопровождается вспышкой значительно большей яркости, чем обычная новая звезда. Астрономы выбрали для нее название «килоновая». Наблюдения килоновой спектрограф X-shooter вел в разных диапазонах волн — от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной. По линиям в спектре ученые смогли установить наличие стронция.
«Проведя повторный анализ наблюдений слияния нейтронных звезд в 2017 году, мы отождествили признаки присутствия в спектре килоновой одного тяжелого элемента — стронция, что доказывает: столкновение нейтронных звезд действительно приводит к образованию этого элемента во Вселенной, — говорит главный автор исследования Дарах Уотсон (Darach Watson) из Копенгагенского университета. — Мы достигли финальной стадии продолжавшегося много десятилетий поиска источников происхождения элементов. Сейчас мы знаем, что процессы, в ходе которых образуются элементы, происходят в основном в недрах обычных звезд, во взрывах сверхновых или во внешних оболочках старых звезд. Но до сих пор нам не были известны объекты, где происходит последний до сих пор не открытый процесс: так называемый захват быстрых нейтронов, при котором и образуются самые тяжелые элементы периодической таблицы».
«Идея о том, что мы, возможно, видим линии стронция, вообще-то появилась довольно быстро, сразу после события. Однако убедительно доказать, что это было именно так, оказалось очень трудно. Трудности были связаны с нашими в высшей степени неполными знаниями спектральных признаков тяжелых элементов периодической таблицы», — поясняет исследователь из Копенгагенского университета Джонатан Сельсинг (Jonatan Selsing), один из ключевых авторов работы.
Событие GW170817 было пятым случаем регистрации гравитационных волн, выполненным на построенной NSF лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в США и интерферометре Virgo в Италии. Слияние нейтронных звезд, которое произошло в галактике NGC 4993, оказалось первым и до сих пор единственным источником гравитационных волн, видимый компонент которого был зарегистрирован телескопами на Земле.
Открытие описано в статье, опубликованной журналом Nature.
