Хлор и калий — это не самые заметные, но крайне важные элементы для развития жизни. Тем не менее, в обычных звездах их практически не образуют. Как же они тогда появляются во Вселенной?
Изучение происхождения химических элементов помогает восстановить эволюцию Вселенной и возникновение органической жизни. Мы знаем, что многие элементы возникают в ходе термоядерных реакций во время вспышек сверхновых, которые затем выбрасывают их в космос. Однако происхождение некоторых ключевых элементов оставалось неясным.
Хлор и калий — это элементы с нечетным числом протонов, необходимые для жизни и образования планет. Согласно современным теоретическим моделям, звезды производят лишь малую часть того объема этих элементов, который мы наблюдаем во Вселенной. Это несоответствие уже давно вызывает вопросы у астрофизиков — откуда же берутся хлор и калий?
Этот важный вопрос побудил группу исследователей из Киотского университета и Университета Мэйдзи заняться изучением остатков сверхновых на предмет наличия следов этих элементов. С помощью XRISM — X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission, рентгеновского спутника, запущенного Японским агентством аэрокосмических исследований в 2023 году, команда провела спектроскопические наблюдения с высоким разрешением остатков сверхновой Кассиопеи А в Млечном Пути. Статья была опубликована в журнале Nature Astronomy.
Ученые использовали микрокалориметр Resolve на борту XRISM, который обеспечивает энергетическое разрешение на порядок выше, чем у ранее существовавших рентгеновских детекторов. Это позволило им выявить слабые эмиссионные линии редких элементов. Затем они проанализировали рентгеновский спектр Кассиопеи А и сопоставили содержание хлора и калия с несколькими моделями нуклеосинтеза сверхновых.
Команда обнаружила четкие линии рентгеновского излучения обоих элементов, содержание которых оказалось значительно выше, чем прогнозировали стандартные модели. Это стало первым подтверждением того, что сверхновая способна производить достаточное количество хлора и калия для нужд окружающей звездной популяции.
Исследователи предполагают, что интенсивное перемешивание вещества внутри массивных звезд, вызванное их быстрым вращением, приливным взаимодействием в двойных системах или слиянием оболочек, может значительно увеличить производство этих элементов даже без крайних сценариев.
Увидев данные Resolve, мы были поражены. Мы нашли элементы, которые не ожидали обнаружить до старта. Сделать такое открытие с помощью нашего спутника — это большая удача для исследователя!
Фото: hi-tech.mail.ru