Химический состав некоторых старых звезд Млечного Пути, обогащенных элементами r-процесса, можно объяснить наличием осколков деления трансурановых ядер. Таким образом, r-процесс мог отвечать за синтез в ранней Вселенной очень тяжелых химических элементов. Статья опубликована в журнале Science.
Самые тяжелые химические элементы рождаются во Вселенной благодаря процессу быстрого захвата атомным ядром нейтронов (r-процесс), который требует для своего протекания экстремальных условий, имеющих место при некоторых взрывах сверхновых и слияниях нейтронных звезд, порождающих вспышки килоновых. То, что это возможно, было подтверждено наблюдательно, однако неясны многие детали синтеза таких элементов, в частности, насколько универсально протекает r-процесс для разных звезд и каковы особенности рождения элементов тяжелее урана.
Группа астрономов во главе с Яном Рёдеререм (Ian Roederer) из Университета Мичигана опубликовала результаты исследований химического состава выборки из 42 старых звезд Млечного Пути, в которых ранее наблюдалось наличие тяжелых элементов, образованных в результате r-процесса, и не было загрязнения элементами, рожденными в результате s-процесса (медленный захват нейтронов ядром). Выборка охватывала диапазоны металличности [Fe/H] от −3,57 до −0,99 и уровня обогащения элементами r-процесса [Eu/Fe] от −0,52 до 1,69.
Исследователи заметили, что звезды с более высоким отношением [Eu/Fe] демонстрируют несколько повышенное содержание некоторых элементов (включая Ru, Rh, Pd, Ag, Gd, Tb, Dy и Yb), по сравнению со звездами с более низким отношением [Eu/Fe], что не может быть следствием универсальности r-процесса. Содержание элементов с зарядом ядра 34-42, 48-52 и 56-62 не коррелирует с отношением [Eu/Fe], а с зарядом 44-47 (Ru, Rh, Pd и Ag) и 63-78 (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Hf, Os и Pt) демонстрирует значительную положительную корреляцию с отношением [Eu/Fe].
Ученые пришли к выводу, что наблюдаемую картину химического состава можно объяснить вкладом осколков деления богатых нейтронами ядер с массовыми числами более 260, рожденных в результате r-процесса, которые попали в звезды из межзвездной среды. По их оценкам, до половины звезд с металличностью [Fe/H] от −3 до −1,5 могут обладать таким загрязнением осколками деления трансурановых ядер, что говорит в пользу доминирующей роли r-процесса в ранней Вселенной.
Ранее мы рассказывали о том, как в гало Млечного Пути нашли звезду из вещества двух популяций звезд.