Команда астрофізиків з Колумбійського університету, Flatiron Institute та інших установ повідомила про нові докази того, що магнетари — нейтронні зірки з екстремально сильним магнітним полем — могли бути джерелом частини важких елементів, зокрема золота, які згодом опинилися на Землі. Науковці проаналізували архівні дані NASA та Європейського космічного агентства за 2004 рік і виявили гамма-сигнал, який відповідає очікуваному випромінюванню під час утворення важких елементів. Дослідження опубліковано у The Astrophysical Journal Letters, передає КРВ.медіа.
Як утворюються важкі елементи у космосі
На відміну від легких елементів, таких як водень чи гелій, які виникли після Великого вибуху, більшість важчих елементів утворюються в надзвичайно енергетичних умовах. До цього часу основним механізмом утворення золота вважали зіткнення нейтронних зірок. Проте такі події трапляються рідко та переважно на пізніх етапах існування Всесвіту. Це не пояснює наявність золота в давніх зорях.
Нові дані дозволяють припустити, що вже на ранніх етапах еволюції галактик магнетари — особливо активні нейтронні зірки з надсильним магнітним полем — могли бути джерелом до 10% елементів важчих за залізо. Під час «зоряних землетрусів» магнетари можуть викидати матерію, в якій запускається r-процес — швидке захоплення нейтронів атомними ядрами. Це процес, під час якого з легших ядер утворюються важкі елементи, зокрема золото, платина, уран.
Астрофізик Ерік Бернс із Луїзіанського державного університету назвав дослідження проривом: «Це відповідь на одне з питань століття, яке вдалося вирішити завдяки архівним даним, що були майже забуті».
Старі гамма-сигнали — нові відкриття
Ключову роль у відкритті зіграв спалах магнетара SGR 1806-20, зафіксований у грудні 2004 року космічними обсерваторіями NASA та ESA. Хоча основне випромінювання вже вивчали раніше, команда дослідників виявила менш помітний, проте дуже характерний гамма-сигнал, який повністю збігся з теоретичною моделлю утворення важких елементів.
Архівні дані, зокрема з телескопа INTEGRAL Європейського космічного агентства, а також із місій RHESSI і Wind NASA, стали джерелом доказів. Саме Патель і Метцгер із Колумбійського університету вирахували, який вигляд має мати гамма-сигнал від формування золота, і коли їхній прогноз збігся з реальними даними — це стало науковою сенсацією.
«Я не міг думати ні про що інше протягом кількох тижнів», — зізнався Патель.
Як космічне золото потрапляє на Землю
Хоча спалахи магнетарів відбуваються на відстані тисяч світлових років, викинута під час них речовина потрапляє в міжзоряне середовище. Там вона стає частиною пилу й газу, з яких формуються нові зорі та планети. Таким чином, атоми золота, що виникли в надрах магнетара мільярди років тому, згодом могли ввійти до складу Землі — і навіть наших мобільних телефонів чи людського організму.
Дослідження подібного типу розширюють наше розуміння не лише еволюції Всесвіту, а й нашого походження. Як зазначають автори, питання про те, звідки взялися елементи у таблиці Менделєєва, — це не тільки академічна цікавість, а частина історії всього живого.
Наступний крок — місія COSI
У 2027 році NASA планує запустити місію COSI — Compton Spectrometer and Imager — орбітальний гамма-телескоп нового покоління. Він зможе детальніше вивчати гамма-випромінювання від космічних подій, зокрема спалахів магнетарів, і допоможе безпосередньо виявляти окремі важкі елементи, що утворюються під час таких вибухів.
Окрім цього, дослідники продовжують вивчати архівні дані інших спалахів. Можливо, вже наявні сигнали містять відповіді на питання, які ще тільки постають перед наукою.
Раніше ми писали, що на Титані можливе життя, але його важко виявити
