Исследователи предложили новую модель нуклеосинтеза быстрого захвата нейтронов (r-процесс) в сверхновых с общей оболочкой (CEJSNe), проливающую новый свет на происхождение элементов за пределами лантаноидов.
Лантаноиды представляют собой группу химических элементов с атомными номерами от 57 (лантан) до 71 (лютеций), известных как «редкоземельные элементы». Эти элементы отличаются высокой плотностью, температурой плавления и кипения, а также значительной химической активностью. Они широко применяются в электронике, металлургии, химии и медицине, и образуются в результате r-процесса нуклеосинтеза в сверхновых.
Согласно исследованию, опубликованному в The Astrophysical Journal, CEJSNe способна генерировать наиболее распространённые элементы тяжелее лантаноидов в рамках текущих моделей r-процесса. Ученые выявили антикорреляцию между CEJSNe и другими моделями r-процесса, что показывает, что обильные лантаноиды и более тяжелые элементы невозможно получить в одном событии.
Происхождение элементов тяжелее железа остается одной из важных тем изучения в научном сообществе. Термоядерный синтез в звёздах способен производить элементы только до железа из-за кулоновского отталкивания. Однако взрывные процессы могут создавать необходимые условия для образования более тяжелых элементов. r-процесс, происходящий в таких условиях, генерирует около половины всех элементов тяжелее железа.
В 2017 году открытие гравитационных волн и их последующего свечения при слиянии нейтронных звёзд GW081708 подтвердило существование r-процесса. Тем не менее, последующие исследования поставили под сомнение, что слияние нейтронных звёзд является единственным местом r-процесса, так как обилие лантаноидов, образующихся в результате этого процесса, оказалось ниже, чем ожидаемый уровень в звёздах с низкой металличностью.
Ученые предполагают, что такие объекты, как коллапсары и магнитогидродинамические сверхновые, должны сыграть незаменимую роль в r-процессе.
Доктор Цзинь Шилун из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук (CAS) и его коллега из Техниона (Израиль) впервые описали особенности r-процесса в CEJSNe. CEJSNe относится к системе, состоящей из нейтронной звезды, остатка сверхновой, и красного сверхгиганта на поздней стадии эволюции. Красный сверхгигант поглощает нейтронную звезду, которая движется по спирали внутри его оболочки и ядра. В процессе аккреции массы нейтронной звездой через аккреционный диск образуются струи, создающие необходимые условия для r-процесса нуклеосинтеза.
«Это открытие означает, что обильные лантаноиды и более тяжелые элементы не могут быть получены в одном событии, что является важным аспектом для дальнейшего изучения r-процесса. CEJSNe также имеет решающее значение для понимания характеристик r-усиленных звёзд с низкой металличностью», — отметил доктор Джин.
Эта работа открывает новые перспективы для более глубокого понимания r-процессов и служит руководством для экспериментаторов при проведении различных исследований. Ожидается, что с началом работы установки высокоинтенсивного ускорителя (HIAF) в Китае будут выявлены важные ядерные свойства, связанные с r-процессом в CEJSNe.
Источник: iXBT
