У 10 разів могутніше за наднову. Учені стали свідками небаченого раніше космічного вибуху

До недавнього часу вважалося, що злиття нейтронних зірок — єдиний спосіб виробництва важких елементів (важчих за цинк). "Але ми знаємо, що важкі елементи вперше виникли незабаром після Великого вибуху, коли Всесвіт був дуже молодий. Тоді ще минуло недостатньо часу для того, щоб нейтронні зірки навіть могли з'явитися. Таким чином, потрібне було інше джерело, щоб пояснити присутність ранніх важких елементів у Чумацькому Шляху", — говорять автори дослідження, учені з Австралійського національного університету Девід Йонг і Гері Да Коста, повідомляє Sciencealert.

Відкриття древньої зірки SMSS J2003-1142 в гало Чумацького Шляху, яке є приблизно сферичною областю, навколишньої галактики, є першим доказом іншого джерела важких елементів, включаючи уран і, можливо, золото, кажуть учені.

"У нашому дослідженні ми показуємо, що важкі елементи, виявлені в SMSS J2003-1142, ймовірно, утворилися не в результаті злиття нейтронних зірок, а в результаті колапсу і вибуху зірки, що швидко обертається, із сильним магнітним полем і масою приблизно у 25 разів більшою за Сонце", — кажуть Йонг і Да Коста. "Ми називаємо цей вибух "магнітним обертанням гіпернової".

Нещодавно було підтверджено, що злиття нейтронних зірок дійсно є одним з джерел важких елементів у нашій галактиці. Дві нейтронні зірки в подвійній системі зливаються разом в енергетичному подію, звану "кілонова". У результаті цього процесу утворюються важкі елементи.

Однак чинні моделі хімічної еволюції нашої галактики показують, що злиття нейтронних зірок саме по собі не могло призвести до появи певних елементів, які ми бачимо в багатьох стародавніх зірках, включаючи SMSS J2003-1142, кажуть дослідники.

SMSS J2003-1142 вперше виявили у 2016 році з Австралії, а потім знову у 2019 році за допомогою телескопа Європейської південної обсерваторії в Чилі.

"За наявними даними ми вивчили хімічний склад зірки. Наш аналіз показав, що вміст заліза приблизно в 3000 разів нижчий, ніж на Сонці. Іншими словами, SMSS J2003-1142 хімічно примітивна зірка. Елементи, які ми спостерігали в ній, ймовірно, були створені єдиною батьківською зіркою відразу після Великого вибуху", — говорить Йонг.

Хімічний склад SMSS J2003-1142 може розкрити природу і властивості її батьківської зірки. Особливо важлива наявність незвично високої кількості азоту, цинку і важких елементів, включаючи європій та уран, у складі зірки.

Високі рівні азоту в SMSS J2003-1142 вказують на те, що батьківська зірка мала швидке обертання, у той час як високі рівні цинку вказують на те, що енергія вибуху була приблизно в десять разів більшою, ніж у "нормальної" наднової, а це означає, що це була гіпернова. Крім того, велика кількість урану зажадала б наявності великої кількості нейтронів, кажуть учені.

"Важкі елементи, які ми можемо спостерігати в складі SMSS J2003-1142 є свідченням того, що ця зірка утворилася в результаті раннього вибуху гіпернової з магнітним обертом", — говорить Да Коста. "Таким чином, наша робота надала перше свідчення того, що наднові, які магнітно обертаються, є джерелом важких елементів у нашій галактиці".

"Згідно з нашою гіпотезою, одна батьківська зірка створила всі елементи, які спостерігаються в SMSS J2003-1142. З іншого боку, на те, щоб ті ж елементи утворилися тільки в результаті злиття нейтронних зірок, треба було б набагато більше часу. Але їх навіть не існувало на такому ранньому етапі формування галактики, коли були створені ці елементи", — говорить Йонг.

У результаті злиття нейтронних зірок утворюються тільки важкі елементи, тому для пояснення наявності інших важких елементів, таких як кальцій, які спостерігаються в SMSS J2003-1142, повинні були виникнути додаткові джерела, такі як наднові зірки. Цей сценарій, хоча і можливий, більш складний і, отже, менш вірогідний.

Модель наднової, що магнітно обертається, може пояснити склад SMSS J2003-1142 за допомогою однієї події. Це могло бути злиття нейтронних зірок разом з надновими, що магнітно обертаються, які могли б разом пояснити, як були створені всі важкі елементи в Чумацькому Шляху, кажуть учені.