Космическая алхимия

Золото во Вселенной образовалось в ходе столкновений нейтронных звёзд.

Водород – самый распространённый элемент во Вселенной, из него в основном  состоят звёзды и межзвёздный газ. На его долю приходится больше 88% процентов всех атомов, следом за ним идёт гелий, а вот сумма всех остальных атомов, которые присутствуют в таблице Менделеева, составляет всего лишь одну десятую процента.

Самые лёгкие элементы образовались в первые минуты после Большого взрыва. Более тяжёлые – постепенно нарабатывались за счёт термоядерных реакций, протекающих в звёздах, или же образовывались в ходе катастрофических событий, например, взрывов сверхновых. Однако астрофизики уже больше полувека спорят о происхождении самых тяжёлых элементов, к примеру, золота или свинца, поскольку до сих пор не установлено однозначного механизма их образования на просторах Вселенной.

Результаты недавних астрофизических исследований звёзд из соседней к нам древней карликовой галактики Сетка II, опубликованные в Nature, похоже, прояснили этот туманный вопрос.  Карликовая галактика Сетка II (Reticulum II) – одна из самых близкорасположенных к нам галактик, что делает её удобным объектом для изучения, например, определения элементного состава вещества. Тут стоит сказать, карликовыми называют галактики, в которых «всего лишь» около миллиарда звёзд, в то время как в «обычных» галактиках, вроде нашего Млечного пути, их в сотни раз больше. Древние тусклые галактики содержат в себе информацию о процессах, протекавших на заре их образования, и их химический состав может служить индикатором механизма образования тяжёлых элементов.

Большинство тяжёлых химических элементов образуются в результате слияния ядер двух более лёгких атомов. Однако это механизм не работает для атомов тяжелее цинка – для них становится актуален механизм нейтронного захвата, в ходе которого ядро существующего атома захватывает себе дополнительные нейтроны.  У механизма нейтронного захвата есть два варианта: быстрый и медленный. Каждый из процессов оставляет свой «отпечаток» в элементном составе, что помогает исследователям устанавливать, откуда в галактике появились тяжёлые элементы.

Оказалось, что в карликовой галактике Сетка II 7 из 9 самых ярких звёзд содержат куда больше элементов, образовавшихся в ходе быстрого нейтронного захвата, чем это характерно для любой другой микрогалактики. А значит и событие, породившее эти элементы, также должно быть весьма редким, в отличие от «обычных» взрывов сверхновых.

Идеальным кандидатом на роль таких галактических химиков подходят столкновения нейтронных звёзд. Схожие следы этих процессов в других галактиках позволяют заключить, что это наиболее вероятный механизм образования тяжёлых элементов во Вселенной. Так что, когда вы будете держать в руках золотое украшение, можете представить, и это скорее всего будет соответствовать истине, что атомы, из которых состоит этот кусочек ценного металла, образовались миллиарды лет назад, когда где-то на бескрайних космических просторах столкнулись друг с другом две нейтронные звезды.