Исследователи узнали, откуда на Земле мог появиться плутоний

Столкновения нейтронных звезд могли послужить причиной возникновения некоторых из самых тяжелых элементов в нашей Солнечной системе.

Ученые считают, что столкновения двойных нейтронных звезд стали важным источником элементов, более тяжелых, чем железо.

В 2017 году обсерватории по всему миру наблюдали столкновение двух плотных космических тел крайне высоких энергий. Масса нейтронных звезд, которые стали участниками этого события, в несколько раз превышает массу Солнца — при этом размером объекты были размером с большой город. Подобное столкновение могло послужить причиной возникновения некоторых из самых тяжелых элементов в нашей Солнечной системе.

"Мы обнаружили это слияние двойной звезды два года назад, и оно было близко к Млечному пути - намного ближе, чем мы ожидали. Мы спросили себя, может ли что-то еще столь близкое оказать существенное влияние на то, как выглядит Солнечная система сегодня", - сказал Имре Бартос, ведущий автор исследования и доцент в Университете Флориды.

Известно, что элементы, более тяжелые, чем железо, частично формируются благодаря "р-процессу" — когда какое-то событие с высокой энергией приводит к тому, что зародышевые атомные ядра быстро всасывают много нейтронов. Как только событие замедляется, некоторые из этих нейтронов радиоактивно распадаются на протоны. Потенциальными условиями для возникновения "р-процессов" являются слияния сверхновых и нейтронных звезд.

Сверхновые случаются относительно часто, в то время как нейтронные звезды сливаются в нашей галактике, возможно, несколько раз в миллион лет. Это означает, что, если вы оглянетесь назад во времени, обилие плутония и подобных элементов должно резко возрасти, если они были созданы нейтронными звездами, или оставаться относительно постоянным, если они были созданы сверхновыми.

Плутоний и кюрий радиоактивны и распадаются на более стабильные элементы. Когда образовались самые ранние метеориты, они захватили некоторые из этих элементов, которые затем распались на более устойчивые элементы. Относительное содержание продуктов распада в этих метеоритах позволяет ученым вернуться назад и определить приблизительный возраст формирования элементов.

Ученые обнаружили, что обилие этих элементов достигло пика примерно за 80 млн лет до образования Солнечной системы, когда она была просто облаком газа и пыли. Предполагается, что одно событие, вероятно, слияние нейтронной звезды на расстоянии тысячи световых лет, произвело большую часть кюрия и, возможно, треть плутония в солнечной системе.

"Это классное исследование. Эти элементы составляют крошечную долю в 1 проценте Вселенной, но они очень полезны для нас во многих отношениях. Знание того, откуда они пришли, помогает нам чувствовать себя как дома во Вселенной", - сказал астроном и профессор Колумбийского университета Дэвид Хелфанд.

Важно отметить, что эти результаты основаны на моделировании косвенных измерений, и наши знания о столкновениях нейтронных звезд и р-процессе получены только из одного экспериментального наблюдения. Хотя это маловероятно, но, возможно, какой-то другой вид хаотического события с высокой энергией породил эти элементы.