3 июня, на расстоянии 3, 9 миллиарда световых лет, две невероятно плотные нейтронные звезды - тела, каждое из которых примерно в 1, 5 раза больше массы Солнца, но равны размеру простых городов, - столкнулись. Ученые, изучающие это событие, говорят, что он разгадывает загадку о формировании элементов в нашей вселенной.
«Это очень быстрый, катастрофический, чрезвычайно энергичный взрыв», - говорит Эдо Бергер, астроном Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. Массивное столкновение выпустило мощную струю гамма-излучения по всей вселенной. Вспышка, которая длилась всего две десятых секунды, была обнаружена спутником НАСА «Свифт» и послала астрономов с трудом собирать данные.
В течение следующих нескольких дней телескопы в Чили и космический телескоп Хаббл обратили свое внимание на эту область космоса. Сегодня Бергер и его коллеги объявили на пресс-конференции в Кембридже, штат Массачусетс, что их анализ показывает, что столкновения нейтронных звезд ответственны за образование практически всех тяжелых элементов во вселенной - список, который включает золото, ртуть, свинец, платину и Больше.
«Этот вопрос о том, откуда берутся такие элементы, как золото, давно существует», - говорит Бергер. Хотя многие ученые уже давно утверждают, что причиной взрыва сверхновых является его команда, в которую входят Вэнь-Фай Фонг и Райан Чорнок из Гарвардского астрономического отдела, есть доказательства того, что сверхновые не нужны. Эти столкновения нейтронных звезд производят все элементы, более тяжелые, чем железо, говорит он, «и делают это достаточно эффективно, чтобы они могли составлять все золото, которое было добыто во вселенной».
Такие столкновения происходят, когда обе звезды в двойной системе отдельно взрываются как сверхновые, а затем разрушаются в себя, оставляя после себя пару тесно связанных нейтронных звезд. Обращаясь друг к другу, звезды постепенно сближаются силами гравитации, пока не столкнутся.
«Они очень плотные - по сути, пули летят друг на друга со скоростью около десяти процентов скорости света», - говорит Бергер. Результирующее столкновение объединяет столько массы в одном месте, что оно падает на себя, вызывая образование черной дыры. Небольшое количество вещества, тем не менее, выбрасывается наружу и в конечном итоге включается в следующее поколение звезд и планет в других частях окружающей галактики. Тщательное наблюдение за этим последним столкновением нейтронных звезд выявило содержание этого выброшенного вещества.
По словам Бергера, когда образовалась черная дыра, она выпустила гамма-всплеск, закодированный как GRB (гамма-всплеск) 130603B. В течение нескольких минут приборы в Чили искали дополнительные свидетельства столкновения и обнаружили короткое «послесвечение» видимого света, генерируемого частицами, выброшенными в результате взрыва, которые врезаются в окружающую среду. Это дало астрономам точное местоположение и расстояние до события, а тот факт, что столкновение произошло относительно близко - по крайней мере, в астрономических терминах - вселял надежду на то, что будет возможность собрать новые виды данных, которые ранее были недоступны.
12 июня телескоп «Хаббл», обученный на этом месте, обнаружил отчетливое излучение инфракрасного света, сигнал, отдельный от первого взрыва. Бергер говорит, что инфракрасная сигнатура возникла в результате радиоактивного распада экзотических тяжелых элементов (таких как уран и плутоний), образовавшихся во время столкновения и выброшенных наружу. Из-за того, как образуются тяжелые элементы, должно было образоваться и золото. «Общее количество этих тяжелых элементов составляло около одного процента от массы Солнца», - отмечает он. «Золото в этом распределении составляет около 10 частей на миллион - так что примерно в десять раз больше массы луны в одном золоте».
Поскольку команда знает, как часто происходят эти столкновения, и теперь может приблизительно определить, сколько материала генерируется при каждом событии, они могут сравнить общее количество тяжелых элементов, образованных в результате столкновений нейтронных звезд, с известным количеством во Вселенной. Заключение команды, которое также было опубликовано сегодня в «Астрофизическом журнальном письме», состоит в том, что эти события являются достаточным объяснением для всех наших тяжелых элементов, включая золото. После того, как он создан в результате таких столкновений и выброшен наружу, тяжелые элементы в конечном итоге включаются в формирование будущих звезд и планет. Это означает, что все золото на Земле, даже золото в вашем обручальном кольце, вероятно, происходит от столкновения двух далеких звезд.
Новая находка также решает связанный с этим вопрос: может ли этот конкретный вид гамма-излучения, называемый «короткой длительностью», быть окончательно связан со столкновениями двух нейтронных звезд. «Мы собрали довольно много косвенных доказательств, свидетельствующих о том, что они получены в результате столкновения двух нейтронных звезд, но у нас действительно не было четкой подписи« дымящегося ружья », - говорит Бергер. «Это событие впервые предоставляет« курительное оружие ».»
В течение следующих нескольких лет команда Гарварда-Смитсонова и другие будут продолжать поиск столкновений нейтронных звезд, чтобы можно было собирать и анализировать дополнительные данные. Тем не менее, уже такое редкое событие (в Млечном Пути, которое происходит один раз примерно каждые 100 000 лет) происходит на расстоянии, достаточно близком для такого рода наблюдений, довольно случайно. «Я провел последнее десятилетие своей жизни, пытаясь решить вопрос о гамма-всплесках, тщательно собирая доказательства и ожидая этого одного большого события», - говорит Бергер. «Так приятно наконец получить те доказательства, которые могут рассказать нам о том, что происходит более определенным образом».
