Стародавні зірки могли створювати елементи з більш ніж 260 протонами

Перші зірки Всесвіту були жахливими звірами. Складаючись лише з водню та гелію, вони можуть бути в 300 разів масивніші за Сонце. Всередині них утворилися перші з важчих елементів, які потім були викинуті у космос наприкінці свого короткого життя. Вони були насінням усіх зірок і планет, які ми бачимо сьогодні. Нове дослідження, опубліковане в Science, показує, що ці стародавні прабатьки створили не тільки природні елементи.

За винятком водню, гелію та кількох слідів інших легких елементів, усі атоми, які ми бачимо навколо себе, були створені в результаті астрофізичних процесів, таких як наднові, зіткнення нейтронних зірок і зіткнення частинок високої енергії. Разом вони створили більш важкі елементи аж до урану-238, який є найважчим природним елементом. Уран утворюється під час зіткнень наднових і нейтронних зірок за допомогою так званого r-процесу, коли нейтрони швидко захоплюються атомними ядрами, щоб стати важчим елементом. R-процес складний, і ми все ще багато чого не розуміємо про те, як він відбувається або якою може бути його верхня межа маси. Однак це нове дослідження припускає, що r-процес у найперших зірках міг створити набагато важчі елементи з атомною масою більше ніж 260.

Команда розглянула 42 зірки в Чумацькому Шляху, елементний склад яких добре вивчений. Замість того, щоб просто шукати наявність більш важких елементів, вони дивилися на відносну кількість елементів на всіх зірках. Вони виявили, що поширеність деяких елементів, таких як срібло та родій, не узгоджується з прогнозованою поширеністю з відомого r-процесу нуклеосинтезу. Дані свідчать про те, що ці елементи є залишками розпаду набагато важчих ядер з понад 260 атомними одиницями маси.

Окрім r-процесу швидкого захоплення нейтронів, існує два інших способи створення важких атомних ядер: p-процес, коли ядра, багаті нейтронами, захоплюють протони, і s-процес, коли зародкове ядро ​​може захопити нейтрон. Але жодне з них не може створити швидке нарощування маси, необхідної для елементів, окрім урану. І тільки в гіпермасивних зірках першого покоління нуклеосинтез r-процесу міг створити такі елементи.

Таким чином, дослідження припускає, що r-процес міг створювати елементи далеко за межі урану, і, ймовірно, це було в перших зірках Всесвіту. Якщо для деяких із цих надважких елементів не існує острівця стабільності, вони вже давно розпадуться на природні елементи, які ми бачимо сьогодні. Але той факт, що вони колись існували, допоможе вченим краще зрозуміти r-процес і його межі.