Тяжелые химические элементы — такие, как уран, золото и платина — образуются в момент слияния нейтронных звезд и первичных черных дыр, предполагает исследование американских и японских астрофизиков.
Источник почти всех химических элементов, кроме водорода и ряда легких элементов до бериллия, — ядерные реакции внутри звезд. Зарождение химических элементов тяжелее железа может происходить во время взрыва сверхновых, при слиянии белых карликов или нейтронных звезд.
© welcomia | Shutterstock
Тяжелые химические элементы, такие, как уран, золото, платина или ксенон, производятся в ходе r-процесса при слиянии компактных объектов. Этот тип реакции нейтронного захвата происходит стремительно — тяжелые ядра захватывают нейтроны в период их высокой плотности. Благодаря этому «пойманные» нейтроны не успевают распасться до захвата новых.
Есть три варианта запуска r-процесса: взрыв сверхновой I и II типа, слияние двух нейтронных звезд или слияние нейтронной звезды и черной дыры. Новое исследование добавляет к списку еще один сценарий — слияние нейтронной звезды с первичной черной дырой, объектом, который образовался, когда Вселенная только начала расширяться. Масса первичных черных дыр обычно составляет от 10 в минус 14 степени до 10 в минус 8 степени масс Солнца, и они содержат большую часть темной материи.
Исследователи описали, как, по их мнению, зарождаются тяжелые элементы. Вращающаяся нейтронная звезда поглощает первичную черную дыру. Попадая в центр нейтронной звезды, черная дыра начинает «поедать» звездное вещество изнутри. Выбрасывается холодное нейтронное вещество (около 0,1–0,5 масс Солнца), в котором и проходит r-процесс.
Астрофизики планируют наблюдать за магнетаром J1745-2900 в центре Млечного Пути, чтобы найти реальное подтверждение своей теории. Цель — обнаружить там одиночные вспышки от слияния компактных объектов, сопровождаемые электромагнитным излучением и почти лишенные исходящих гравитационных волн.