Астрономите откриват звезда от “златен стандарт” в Млечния път


Астрономите откриват звезда от

Звездата HD 222925 е звезда от девета величина, разположена към южното съзвездие Тукана. Кредит: Дигитализираното небе на STScI

В нашия слънчев квартал на галактиката Млечния път е сравнително ярка звезда и в нея астрономите са успели да идентифицират най-широката гама от елементи в звезда извън нашата слънчева система досега.

Проучването, водено от Мичиганския университет астроном Иън Рьодерер е идентифицирал 65 елемента в звездата, HD 222925. Четиридесет и два от идентифицираните елементи са тежки елементи които са изброени в долната част на периодичната таблица на елементите.

Идентифицирането на тези елементи в една звезда ще помогне на астрономите да разберат това, което се нарича „процес на бързо улавяне на неутрони“ или един от основните начини, по които са създадени тежките елементи във Вселената. Техните резултати са публикувани в arXiv и са приети за публикуване в Приложението към астрофизическия вестник серия.

„Доколкото ми е известно, това е рекорд за всеки обект извън нашата слънчева система. И това, което прави тази звезда толкова уникална, е, че има много висок относителен дял на елементите, изброени в долните две трети на периодичната таблица. Дори открихме злато“, каза Рьодерер. “Тези елементи са направени чрез бързия процес на улавяне на неутрони. Това наистина е нещото, което се опитваме да изучаваме: физиката в разбирането как, къде и кога са направени тези елементи.”

Процесът, наричан още “r-процес”, започва с наличието на по-леки елементи като желязо. След това бързо — от порядъка на секунда — неутрони се добавят към ядрата на по-леките елементи. Това създава по-тежки елементи като селен, сребро, телур, платина, злато и торий, видът, открит в HD 222925, и всички те рядко се откриват в звездите, според астрономите.

„Нуждаете се от много неутрони, които са свободни, и от условия с много висока енергия, за да ги освободите и да ги добавите към ядрата на атомите“, каза Рьодерер. “Няма много среди, в които това може да се случи – две, може би.”

Една от тези среди е потвърдена: сливането на неутронни звезди. Неутронните звезди са колапсираните ядра на свръхгигантски звезди и са най-малките и най-плътните известни небесни обекти. Сблъсъкът на двойки неутронни звезди причинява гравитационни вълни и през 2017 г. астрономите за първи път откриха гравитационни вълни от сливане на неутронни звезди. Друг начин, по който може да възникне r-процесът, е след експлозивната смърт на масивни звезди.

„Това е важна стъпка напред: разпознаването къде може да се случи r-процесът. Но е много по-голяма стъпка да се каже: „Какво всъщност направи това събитие? Какво беше произведено там?“, каза Рьодерер. — Ето къде идва нашето изследване.

Елементите, идентифицирани от Рьодерер и неговия екип в HD 222925, са произведени или чрез масивна свръхнова, или чрез сливане на неутрон звезди много рано във Вселената. Материалът е изхвърлен и хвърлен обратно в космоса, където по-късно се трансформира в звездата, която Рьодерер изучава днес.

След това тази звезда може да се използва като прокси за това, което едно от тези събития би произвело. Всеки модел, разработен в бъдеще, който демонстрира как r-процесът или природата произвеждат елементи в долните две трети на периодичната таблица, трябва да има същия подпис като HD 222925, казва Рьодерер.

Най-важното е, че астрономите са използвали инструмент на космическия телескоп Хъбъл, който може да събира ултравиолетови спектри. Този инструмент беше ключов, за да позволи на астрономите да събират светлина в ултравиолетовата част на светлинния спектър – светлина, която е слаба, идваща от хладна звезда като HD 222925.

Астрономите също така използваха един от телескопите на Магелан – консорциум, на който UM е партньор – в обсерваторията Лас Кампанас в Чили, за да събират светлина от HD 222925 в оптичната част на светлинния спектър.

Тези спектри кодират „химическия пръстов отпечатък“ на елементите в звездите и четенето на тези спектри позволява на астрономите не само да идентифицират елементите, съдържащи се в звездата, но и колко от елемента съдържа звездата.

Анна Фребел е съавтор на изследването и професор по физика в Масачузетския технологичен институт. Тя помогна за цялостната интерпретация на модела на изобилие от елементи на HD 222925 и как той информира нашето разбиране за произхода на елементите в космоса.

„Сега знаем подробния изход елемент по елемент на някакво събитие с r-процес, което се е случило рано във Вселената“, каза Фребел. “Всеки модел, който се опитва да разбере какво се случва с r-процеса, трябва да може да възпроизведе това.”

Много от съавторите на изследването са част от група, наречена R-Process Alliance, група астрофизици, посветени на решаването на големите въпроси на r-процеса. Този проект бележи една от ключовите цели на екипа: идентифициране кои елементи и в какви количества са произведени в r-процес с безпрецедентно ниво на детайлност.


Първо идентифициране на тежък елемент, роден от сблъсък на неутронна звезда


Повече информация:
Ian U. Roederer et al, The R-Process Alliance: Почти пълен шаблон за изобилие на R-процес, получен от ултравиолетова спектроскопия на R-Process-Enhanced Metal-Poor Star HD 222925. arXiv:2205.03426v1 [astro-ph.SR], arxiv.org/abs/2205.03426

Предоставена от
Мичиганския университет


Цитат: Астрономите откриват звезда със „златен стандарт“ в Млечния път (2022 г., 11 май), извлечена на 11 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-astronomers-gold-standard-star-milky.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяка честна сделка с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писменото разрешение. Съдържанието е предоставено само за информационни цели.