У серпні 2017 року людство стало свідком захоплюючого явища. Вперше ми спостерігали зіткнення двох нейтронних зірок — подію, яку відзначили телескопи по всьому світу, отримавши сигнал завдяки гравітаційним хвилям, що виникли під час злиття цих об’єктів у чорну діру.
Уже тоді було зрозуміло, що це явище, вибухова “кілонова” під назвою AT2017gfo, дасть достатньо наукових даних для тривалого аналізу. Так і сталося. Зараз вчені зібрали дані з різних телескопів, щоб реконструювати події, які відбулися після цієї “кілонови”, а також розширення її вогняної кулі, що призвела до народження важких елементів.
За словами команди дослідників під керівництвом астрофізика Альберта Снеппена з Інституту Нільса Бора Копенгагенського університету, цей вибух розвивався аналогічно до Великого вибуху — від гарячої суміші частинок, що охолола та перетворилася на матерію.
“Це астрофізичне явище розвивається драматично з кожною годиною, і жоден телескоп не може простежити всю його історію”, пояснює Снеппен. “Однак, об’єднавши вимірювання з Австралії, Південної Африки та космічного телескопа Габбл, ми змогли детально дослідити його розвиток.”
Одне з цікавих спостережень у AT2017gfo — створення важких елементів. Багато елементів утворюються всередині зірок, але лише до певної межі — аж до заліза, оскільки утворення важчих елементів вимагає більше енергії, ніж дає ядерний синтез.
Для створення важчих елементів потрібні надзвичайно енергійні явища, такі як вибухи наднових. AT2017gfo показала, що “кілонови” нейтронних зірок також можуть бути джерелом важких елементів — у світлі вибуху астрономи зафіксували стронцій.
Снеппен та його колеги детально дослідили розвиток “кілонови” та утворення важких елементів, відомих як r-процес. Спочатку температура вибуху сягає мільярдів градусів, подібно до Великого вибуху. У такій гарячій, плазматичній атмосфері частинки можуть вільно рухатися.
Коли “кілонова” розширюється та охолоджується, частинки починають об’єднуватися в атоми, що нагадує Епоху рекомбінації в історії Всесвіту. Близько 380 000 років після Великого вибуху Всесвіт охолов, що дозволило частинкам об’єднатися в атоми, і світло змогло вільно поширюватися.
Також дослідники підтвердили наявність стронцію та ітрію, підтримуючи теорію, що “кілонови” є джерелом важких елементів у Всесвіті.
“Ми бачимо момент, коли атомні ядра та електрони об’єднуються”, каже астрофізик Расмус Дамгард з Інституту Нільса Бора. “Вперше ми можемо бачити утворення атомів, вимірювати температуру речовини та бачити мікрофізику цього віддаленого вибуху. Це як спостерігати космічне фонове випромінювання, але з можливістю бачити все ззовні.”
Тепер це справжній космічний метал.
Дослідження опубліковане в журналі Astronomy & Astrophysics.
