Астрономы из Центра вычислительной астрофизики Института Флатайрона в Нью-Йорке совершили удивительное открытие: они выявили новый источник редчайших элементов Вселенной, таких как золото и платина. Оказалось, что до 10% этих тяжёлых металлов в нашей галактике могут возникать благодаря мощным вспышкам магнетаров — звёзд с невероятно сильными магнитными полями. Об этом учёные сообщили в статье, опубликованной 29 апреля 2025 года в журнале The Astrophysical Journal Letters.
_large.jpg "Как в нашей Вселенной появляется золото? Магнетары образуют золото, платину и уран во время мощных вспышек")
Всё началось с яркой вспышки, которую в декабре 2004 года зафиксировал космический телескоп. Источником стал магнетар — звезда, окружённая магнитным полем, которое в триллионы раз сильнее земного. Эта вспышка длилась несколько секунд, но выделила больше энергии, чем Солнце за миллион лет! Учёные быстро определили её источник, но второй, более слабый сигнал, появившийся через 10 минут, на протяжении 20 лет оставался загадкой.
Теперь астрономы под руководством Брайана Метцгера, ведущего научного сотрудника CCA и профессора Колумбийского университета, разрешили эту загадку. Они установили, что второй сигнал был связан с редким процессом формирования тяжёлых элементов, таких как золото и платина. Во время вспышки магнетар выбросил материал из своей коры, где в экстремальных условиях образовались эти элементы. По подсчётам учёных, именно эта вспышка 2004 года создала тяжёлых металлов массой около трети массы Земли — это примерно 2 миллиона миллиардов миллиардов килограммов!
«Это всего лишь второй случай, когда мы напрямую увидели место образования таких элементов. Первый был связан со столкновением нейтронных звёзд», — объясняет Метцгер. Это открытие стало значительным шагом вперёд в понимании процессов образования тяжёлых элементов во Вселенной.
Большинство элементов, окружающих нас, появились благодаря звёздам. Водород, гелий и небольшое количество лития зародились во время Большого взрыва, но всё остальное, включая тяжёлые элементы вроде золота, платины или урана, возникает в звёздах — либо в течение их жизненного цикла, либо в момент их взрывной гибели. Тяжёлые элементы, тяжелее железа, образуются в процессе, известном как r-процесс (быстрый захват нейтронов). Это требует условий с огромным количеством свободных нейтронов, встречающихся только в экстремальных условиях, таких как взрывы сверхновых или столкновения нейтронных звёзд.
В 2017 году учёные впервые подтвердили, что r-процесс протекает при столкновении двух нейтронных звёзд — остатков гигантских звёзд, состоящих из сверхплотного «нейтронного супа». Однако таких столкновений слишком мало, чтобы объяснить всё присутствие тяжёлых элементов во Вселенной. Тогда астрономы заподозрили, что магнетары также могут быть источником этих элементов.
Магнетары — это нейтронные звёзды с невероятно сильными магнитными полями. Согласно расчётам учёных, во время мощных вспышек магнетары выбрасывают в космос нестабильные радиоактивные ядра, которые затем распадаются, превращаясь в стабильные элементы, такие как золото. Этот распад сопровождается свечением, видимым как вспышка гамма-лучей. Когда астрономы поделились этой гипотезой с коллегами, те вспомнили о необъяснённом сигнале 2004 года — он идеально соответствовал их модели.
«Это событие почти потеряли из виду за эти годы, но наша модель точно подошла», — говорит Метцгер. По их расчётам, от 1 до 10% всех тяжёлых элементов в нашей галактике могли появиться благодаря вспышкам магнетаров. Остальная часть, вероятно, образуется при столкновениях нейтронных звёзд, но пока зафиксировано только одно такое событие и одна вспышка магнетара, поэтому точные цифры пока неизвестны.
«Удивительно, что тяжёлые элементы, окружающие нас, — драгоценные металлы в наших телефонах и компьютерах, — возникают в таких экстремальных космических условиях», — делится Анируд Пател, ведущий автор исследования и аспирант Колумбийского университета. Интересно, что вспышки магнетаров могли происходить на ранних этапах истории галактик, объясняя, почему молодые галактики изобилуют тяжёлыми элементами.
Для получения дополнительной информации учёным необходимо зафиксировать ещё вспышки магнетаров. Такие события случаются в нашей галактике примерно раз в несколько десятилетий, а во Вселенной — примерно раз в год. Новые телескопы, такие как миссия NASA Compton Spectrometer and Imager, стартующая в 2027 году, помогут лучше улавливать эти сигналы. Но это непростая задача: после обнаружения гамма-вспышки необходимо быстро навести ультрафиолетовый телескоп на источник, чтобы зафиксировать пик сигнала и подтвердить зарождение тяжёлых элементов.
«Это будет захватывающая погоня», — обещает Метцгер. А пока учёные не исключают, что во Вселенной могут существовать и другие, пока не выявленные, источники тяжёлых элементов.
Источник: iXBT
