Астрономи виявили ключовий для життя інгредієнт у нашій галактиці

Один з найважливіших інгредієнтів – фосфор – щойно був знайдений на околицях галактики Чумацький Шлях; це одне з останніх місць, де вчені очікували його побачити. Це тому, що типи величезних зірок, відповідальних за створення фосфору, там зазвичай не зустрічаються.

“Щоб створити фосфор, потрібна якась потужна подія, – каже астроном і хімік Люсі Зюріс з Університету штату Арізона та Обсерваторії Стюарда. “Вважається, що фосфор утворюється при вибухах наднових, а для цього потрібна зірка, маса якої щонайменше в 20 разів перевищує масу Сонця”.

Принаймні, так стверджує загальноприйнята думка. Відкриття фосфору далеко від масивних зірок або залишків наднових свідчить про те, що можуть існувати якісь інші способи отримання цього важливого для життя елемента.

Майже всі елементи, які ви бачите навколо, створені зірками. Коли перші атоми Всесвіту застигли з первісної плазми, вони мали переважно форму водню і трохи гелію; всі інші елементи з’явилися лише з появою зірок. Ці блискучі кулі вогню і люті – більше, ніж вогні в оксамитовій темряві; це машини, що розбивають атоми, сплавляючи елементи разом у своїх ядрах, щоб створити важчі.

Але елементи, які виробляє зоря, залежать від її маси. Зірки розміром з наше Сонце і менші можуть сприяти реакціям термоядерного синтезу, які створюють легкі елементи, такі як літій і берилій, шляхом злиття водню і гелію. Інша форма термоядерного синтезу може відбуватися в набагато більших зірках, в результаті якого утворюються такі елементи, як кисень і азот.

Фосфор не входить до жодного з ланцюгів зоряного синтезу; але відомо, що він утворюється під час вибухів наднових зірок.

Вибухи наднових, які трапляються лише із зірками великої маси, мають ще одну перевагу: вони викидають елементи в космос, засіваючи міжзоряне середовище важкими інгредієнтами, які поглинаються новими поколіннями зірок та іншими об’єктами, такими як комети і планети.

Але масивні зорі можуть формуватися лише в тих регіонах, де є достатньо матеріалу для їхнього живлення. Чим далі ви віддаляєтесь від центру галактики, тим рідшою стає матерія, тому не очікується, що масивні зорі зможуть сформуватись на її околицях. Це робить відкриття фосфору в хмарі, відомій як WB89-621, що знаходиться на відстані 74 000 світлових років від центру Чумацького Шляху, великою, чорт забирай, загадкою.

Ілюстрація Чумацького Шляху зверху вниз. (NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt)

“Фосфор, який ми виявили, знаходиться на краю галактики, де його не повинно бути, – каже хімік Лілія Коелемей з Університету штату Арізона. “Це означає, що має існувати якийсь інший спосіб створення фосфору”.

Існує два основних пояснення. Перше – це галактичний фонтан. Це модель, яка припускає, що елементи переносяться з внутрішніх областей галактики в зовнішні завдяки вибухам наднових, які виривають матеріал з галактичного диска в гало, де він охолоджується і випадає дощем назад.

Дослідники кажуть, що це малоймовірно: спостережень за галактичними фонтанами дуже мало, і вони в будь-якому випадку не можуть переносити матеріал на великі відстані.

Але є й інша можливість. Кілька років тому астрономи виявили, що менш масивні зірки теж можуть виробляти фосфор. Не під час вибуху, а в області навколо їхнього ядра за допомогою процесу, відомого як захоплення нейтронів. Там ізотопи кремнію можуть захоплювати додаткові нейтрони, утворюючи фосфор.

Виявлення фосфору далеко від джерела будь-якої наднової вказує на те, що ця модель може бути в чомусь правильною.

І це дійсно захоплююча новина, адже фосфор є останнім з так званих NCHOPS елементів – азоту, вуглецю, водню, кисню, фосфору і сірки – які були виявлені на галактичних околицях.

“Для того, щоб планета була придатною для життя в тому вигляді, в якому ми його знаємо, на ній повинні бути всі NCHOPS-елементи, і їхня наявність визначає галактичну зону, придатну для життя”, – каже Зюріс. “З нашим відкриттям фосфору всі ці елементи були знайдені на краю галактики, що розширює зону придатності для життя аж до галактичних околиць”.

Астрономи не розглядали околиці галактики в пошуках позасонячного життя, оскільки вважали, що там недостатньо фосфору. Це відкриття означає, що ми можемо розширити пошук.

“Ми сподіваємося, що виявлення фосфору на краю галактики може мотивувати дослідження далеких екзопланет”, – каже хімік Кетрін Голд з Університету штату Арізона.