» » Тройной альфа-процесс в сверхновых преподнес новую загадку

Тройной альфа-процесс в сверхновых преподнес новую загадку

Тройной альфа-процесс в сверхновых преподнес новую загадку
Взрыв сверхновой в представлении художника. © ESA / Hubble / L. Calcada / NASA’s Goddard Space Flight Center.

Исследователи из Университета штата Мичиган (МГУ) обнаружили, что одна из самых важных реакций во Вселенной может получить огромный и неожиданный импульс внутри взрывающихся звезд, известных как сверхновые.

Это открытие также ставит под сомнение идеи о том, как создаются некоторые из тяжелых элементов Земли. В частности, оно опровергает теорию, объясняющую необычно высокое содержание на планете некоторых форм или изотопов элементов рутения и молибдена.

Результаты, опубликованные 2 декабря в журнале Nature, показывают, что самые внутренние области сверхновых могут создавать атомы углерода в 10 раз быстрее, чем считалось ранее. Это образование углерода происходит в результате реакции, известной как тройной альфа-процесс.

«Реакция тройного альфа – во многих отношениях самая важная реакция. Она определяет наше существование», – говорят исследователи.

Почти все атомы, из которых состоит земля и все на ней, включая людей, были созданы в звездах. Поклонники писателя и ученого Карла Сагана могут вспомнить его знаменитую цитату: «Мы все сделаны из звезд». Возможно, нет звездного вещества более важного для жизни на Земле, чем углерод, образовавшийся в космосе в результате тройного альфа-процесса.

Процесс начинается с альфа-частиц, которые являются ядрами атомов или ядер гелия. Каждая альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов.

В процессе тройного альфа звезды объединяют три альфа-частицы, создавая новую частицу с шестью протонами и шестью нейтронами. Это самая распространенная форма углерода во Вселенной. Есть и другие изотопы, полученные в результате других ядерных процессов, но они составляют чуть более 1% атомов углерода Земли.

Тем не менее, по словам ученых, слияние трех альфа-частиц обычно является неэффективным процессом, если только что-то ему не помогает. Исследователи выяснили, что в самых внутренних областях сверхновых могут быть такие помощники: избыточные протоны. Таким образом, сверхновая, богатая протонами, может ускорить реакцию тройного альфа.

Но ускорение реакции тройного альфа также тормозит способность сверхновой создавать более тяжелые элементы в периодической таблице. Это важно, потому что ученые долгое время считали, что сверхновые, богатые протонами, создали на Земле удивительное изобилие определенных изотопов рутения и молибдена, которые содержат около 100 протонов и нейтронов.

Тройной альфа-процесс в сверхновых преподнес новую загадку
В результате тройного альфа-процесса звезды объединяют вместе три ядра гелия, также называемые альфа-частицами (слева), чтобы создать один атом углерода с избытком энергии, известный как состояние Хойла. Это состояние Хойла может расщепиться на три альфа-частицы или перейти до основного состояния стабильного углерода, испуская пару гамма-лучей (в центре). Однако внутри сверхновых можно увеличить образование стабильного углерода с помощью дополнительных протонов (справа). © Facility for Rare Isotope Beams

«Вы не производите эти изотопы в других местах», – сказал Люк Робертс, автор работы. Но, судя по новому исследованию, вы, вероятно, не получите их и в сверхновых, богатых протонами. «Что меня восхищает, так это то, что теперь нужно придумать другой способ объяснить их существование.»

Исследователи добавили, что существуют и другие идеи, но ни одна из них не может полностью удовлетворить ученых-ядерщиков. Кроме того, ни одна из существующих теорий еще не включает это новое открытие. «Что бы ни случилось дальше, мы должны учитывать эффекты ускоренной реакции тройного альфа. Это интересная загадка».

И хотя исследователи выразили небольшое разочарование по поводу того, что полученный результат противоречит давним представлениям о создании элементов, они также говорят, что открытие будет способствовать развитию новой науки и лучшему пониманию Вселенной.

Shilun Jin et al, Enhanced triple-? reaction reduces proton-rich nucleosynthesis in supernovae, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2948-7

03 декабрь 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Солнце — виновник скачка содержания углерода на Земле

Скачок в показаниях углерода-14 произошел 1200 лет назад на всей нашей планете, а виновником оказалось солнце

«Невозможная черная дыра» может оказаться ошибкой астрономов

Дело в том, что свет, интерпретируемый как исходящий от аккреционного диска черной дыры, может иметь совершенно другой источник.

Ученые оценили шансы найти обитаемые миры в системе Альфа Центавра

Астрофизики смоделировали орбитальные параметры экзопланет в ближайшей к нам звездной системе Альфа Центавра AB, и выяснили, что вряд ли эти планеты будут обитаемыми. ...

Вспышка активности метеорного потока Альфа-Моноцеротиды

Вспышка активности метеорного потока Альфа-Моноцеротиды (созвездие Единорога) может произойти в ночь на пятницу, условия для наблюдения метеоров будут лучше всего на юге России,...

Ученые наблюдали редчайший тип сверхновых

Спутник Европейского космического агентства Gaia впервые заметил вспышку сверхновой, после которой от родительской звезды не осталось ничего....

Астрономы подтвердили существование нового класса сверхновых

Астрономы подтвердили существование нового класса сверхновых, в ходе которых звезда полностью уничтожается, не оставляя нейтронную звезду или черную дыру...
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Совпадения с разницей в сто лет: Авраам Линкольн и Джон КеннедиКак Чайковский у царя 3000 рублей взаймы взялШевалье-девицаПерсонажи классического искусства в современных реалияхНемного «умной одежды»Как появилось выражение «остаться с носом»?Психолог Джон Готтман о секрете удачных отношенийЗнали, что ракеты в России существовали уже 200 лет назад?