Мощен гама импулс води астрономите до фабрика за тежки метали на 900 млн св. години от нас

Ваня Милева Последна промяна на 25 октомври 2023 в 17:51 6385 0

Концепция на художник, в която се вижда как две неутронни звезди започват да се сливат, взривявайки струи от високоскоростни частици и произвеждайки облак от отломки.

Кредит A. Simonnet (Sonoma State University) and NASA’s Goddard Space Flight Cente.

Концепция на художник, в която се вижда как две неутронни звезди започват да се сливат, взривявайки струи от високоскоростни частици и произвеждайки облак от отломки.

Международен екип астрономи откри тежки елементи след ярък гама изблик в галактика на около 1 милиард светлинни години. Гама експлозията се е случила на 7 март 2023 г., когато две неутронни звезди вероятно са се сляли в т. нар. килонова.

Това е първата килонова, чиито последици могат да бъдат наблюдавани с космическия телескоп "Джеймс Уеб".

Изследователите са публикували откритията си в списание Nature.

Килонова Терминът "килонова" е измислен от Брайан Мецгер през 2010 г., за да покаже, че излъчваната енергия може да бъде до 1000 пъти по-голяма от тази, излъчвана от звездите тип "нова". Килоновите са източник на силни гравитационни вълни, както и източник на силно електромагнитно излъчване. По време на сливането на две компактни звезди се синтезират тежки йони в резултат на процеса на улавяне на неутрони от ядрата. Килоновите са един от основните източници на елементи, по-тежки от желязото.

Гама импулсът, GRB230307A, е вторият най-ярък изблик за последните 50 години, откакто започва търсенето на мощни изблици на гама-лъчи. GRB230307A е хиляда пъти по-ярък от типичния гама импулс. Освен това гама експлозията продължава сравнително доста дълго време, около 200 секунди.

По-нататъшни изследвания с множество телескопи на Земята и в космоса показват, че гама импулсът произхожда от килонова. Килоновата вероятно се е образувала, когато две неутронни звезди са се слели в галактика на 1 милиард светлинни години от Земята.

Изображение от космическия телескоп "Джеймс Уеб" на яркия гама импулс GRB230307A. Гама експлозията вероятно е възникнала, когато две неутронни звезди са се слели в така наречената килонова. Неутронните звезди може да са били изхвърлени от галактиката в долния десен ъгъл. Кредит: NASA, ESA, CSA, Andrew Levan

Всичко показва, че източникът на силния и ярък гама-изблик е мощен сблъсък на две неутронни звезди. Именно при този конкретен тип сблъсък, когато два остатъка от масивни звезди, избухнали като свръхнови, се слеят, се създават елементи като злато, платина и уран. Ето защо, ако имате златни бижута някъде у дома, независимо от тяхната форма и произход, атомите, които ги съставят, първоначално са създадени в такъв сблъсък. Елементи от този тип не могат да се образуват дори в сърцата на масивни звезди.

Мястото на телура (52) в Периодичната таблица. Кредит: Wikimedia Commons

Елементи от този тип се създават в сравнително сложен процес на улавяне на неутрони, при който атомните ядра улавят неутрони, като по този начин се превръщат в нови и по-тежки елементи. Този процес обаче се случва само при абсолютно екстремни условия, които се случват за кратко по време на сблъсъка на две неутронни звезди.

Осреднена енергия на свързване като функция на масовото число. Кредит: Wikimedia Commons

"Известни са само няколко килонови и това е първият път, когато успяхме да разгледаме последствията от килонова с космическия телескоп Джеймс Уеб", разказва ръководителят на изследването Андрю Леван (Andrew Levan) от Университета Радбуд. Той участва в първото откриване на килонова през 2013 г.

С помощта на космическия телескоп "Джеймс Уеб" изследователите успяват не само да забележат това събитие, но благодарение на прецизните спектроскопски данни виждат сигнала за образуването на нови тежки елементи. В конкретния случай не става дума за злато, а за телур, защото пиковете в инфрачервения спектър на килоновата съответстват на типичния пръстов отпечатък на елемента телур. Астрономите са наблюдавали и следи от други вещества като редкоземни елементи. 

Космическият телескоп "Джеймс Уеб" изследва мястото на експлозията на килонова два пъти, 29 и 61 дни след гама експлозията. Благодарение на това той успява да регистрира рязко намаляване на яркостта и промяна на цвета от син към червен - както според теоретичните модели трябва да изглежда експлозия на килонова.

Детайлният анализ на тази точка в небето позволява на астрономите да определят галактиката, където би могла да се случи експлозията. 

Астрономите посочват, че сблъсъците теоретично биха могли да бъдат записани с помощта на детектора за гравитационни вълни LIGO. За съжаление се случи така, че обсерваторията бе в процес на модернизация по време на експлозията. Гравитационните вълни от това събитие вече са преминали през Земята и не са наблюдавани.

В бъдеще изследователите се надяват да направят повече комбинирани наблюдения на килонови. Това ще им позволи да обосноват по-добре теорията за образуването на тежки елементи в тези космически обекти.

Справка:  Levan, A., Gompertz, B. P., Salafia, O. S., Bulla, M., Burns, E., Hotokezaka, K., Izzo, L., Lamb, G. P., Malesani, D. B., Oates, S. R., Ravasio, M. E., Rouco Escorial, A., Schneider, B., Sarin, N., Schulze, S., Tanvir, N. R., Ackley, K., Anderson, G., Brammer, G. B., … Kann, D. A. (2023). Heavy element production in a compact object merger observed by JWST. Nature, 1–4. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06759-1

Източник: Astronomers witness heavy elements emerge after bright gamma-ray burst, Radboud University

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !