Зірки на самому світанку часів, мабуть, були здатні створювати елементи, набагато важчі за будь-які, які коли-небудь були знайдені в природі на Землі чи взагалі у ширшому Всесвіті. До такого висновку прийшла група астрономів на чолі з Іаном Редерером з Мічиганського університету після дослідження 42 зірок Чумацького Шляху, хімічний вміст яких можна пояснити лише попереднім виробництвом елементів з атомною масою понад 260.
Більшість елементів у Всесвіті – фактично все, що важче за водень – були створені зірками. Перший спосіб їх створення – синтез. В основі зірки лежить двигун, який змішує атоми, створюючи важчі елементи. Найважчим елементом, який може виробити цей процес, є залізо. Злиття заліза в більш важкі елементи вимагає набагато більше енергії, ніж воно генерує, і тому в цей момент зірка самознищується
Інший спосіб пов’язаний із цим самознищенням. Під час вибухів наднових, коли зірка гине, і вибухів кілонових, коли дві нейтронні зірки стикаються одна з одною, створюються умови для швидкого процесу захоплення нейтронів, або r-процесу. Це коли навколо плаває стільки вільних нейтронів, що вони накидаються на доступні ядра, утворюючи важчий елемент. Для цього потрібне дійсно екстремальне, енергетичне середовище, наприклад спалах наднової.
І це також відбувається дуже швидко – звідси частина «швидкий» у назві. Підтверджено, що це процес, який виробляє такі елементи, як золото, платина, торій і уран. Але ми ще багато чого не знаємо про те, як створюються елементи.
«Ми не маємо чіткого уявлення про те, скільки різних видів сайтів у Всесвіті можуть генерувати r-процес, ми не знаємо, як завершується r-процес, і ми не можемо відповісти на запитання, наприклад, скільки нейтронів Ви можете додати?
«Або, наскільки важким може бути елемент? Тож ми вирішили розглянути елементи, які можуть утворюватися в результаті поділу в деяких добре вивчених старих зірках, щоб побачити, чи зможемо ми відповісти на деякі з цих запитань».
Ще один спосіб, яким ми знаємо, що елементи можуть утворюватися, це ядерний поділ. Це коли замість злиття атом розпадається на частини, і в результаті виходить менш масивний елемент. Хімічний склад 42 зірок Чумацького Шляху, які досліджували Редерер і його команда, добре вивчений і встановлений.
Перші зірки у Всесвіті складалися переважно з водню. Вони створили елементи у своїх ядрах і померли, засіявши навколишній простір елементами, які були прийняті наступними поколіннями зірок. Відомо, що зірки, які досліджувала команда, містять елементи, вироблені в результаті r-процесу під час вибухів наднових.
Але дослідники не шукали елементів r-процесу. Вони шукали елементи, які могли б бути продуктами поділу, такі як рутеній, родій, паладій і срібло. І замість того, щоб розглядати зірки окремо, як це зазвичай буває, дослідники розглядали їх як групу.
І вони знайшли закономірність. Присутність деяких інших елементів очікується в певних співвідношеннях кількості, якщо метали, які досліджувала команда, були отримані за допомогою r-процесу. Тих коефіцієнтів не було. Команда дійшла висновку, що це свідчить про те, що елементи, про які йде мова, виникли в результаті поділу.
Це означає, що ранні зірки, з яких походять ці метали, повинні були виробляти елементи, набагато важчі, більші за атомну масу 260, які згодом розщеплюються, утворюючи легші та стабільніші елементи. Ми ніколи й ніде не спостерігали ці елементи в природі. Ми бачили їх у лабораторії, але їхній період напіврозпаду настільки короткий, що вони розпадаються майже одразу.
Проте дослідження показують, що пошук їхніх потенційних продуктів поділу може сказати нам, наскільки ймовірним або поширеним може бути їхнє утворення у ширшому Всесвіті.