Почему выяснение того, как калий разрушается в звездах, важно для понимания Вселенной
Шаровые скопления, такие как NGC 2419, видимые на этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббл НАСА/ЕКА, не только красивы, но и завораживают. Автор: ESA/Hubble & NASA
Если вы хотите узнать, откуда берутся элементы, посмотрите на звезды. Почти каждый элемент тяжелее гелия образуется в результате ядерных реакций в звездах. Но какие звездные процессы ответственны за эти элементы? Можем ли мы найти закономерности в том, сколько каждого элемента мы наблюдаем в различных астрофизических средах, таких как звезды, галактики или шаровые скопления?
NGC 2419 (другие обозначения — GCL 12, С25) — шаровое скопление в созвездии Рыси. Находится на расстоянии 275—300 тыс. световых лет от Солнца и примерно на таком же расстоянии от центра Галактики (дальше, чем Магеллановы Облака).
Также известно как Межалактический Бродяга (англ. Википедия
Шаровые скопления представляют собой группы гравитационно связанных звезд. Астрономы наблюдали четкие закономерности в относительных количествах различных элементов от звезды к звезде. Одна из таких закономерностей – между кислородом и натрием: звезды внутри шаровых скоплений, в которых больше натрия, имеют меньше кислорода, и наоборот. Это известно как антикорреляция натрия-кислорода (Na-O). Обнаружено также несколько других антикорреляций, что указывает на то, что в конкретных шаровых скоплениях происходят уникальные (иногда неизвестные) процессы.
В 2012 году первая антикорреляция магния и калия (Mg-K) была обнаружена в особом шаровом скоплении, названном NGC 2419. Общий избыток калия был связан с реакциями горения водорода при температурах от 80 до 260 миллионов Кельвинов.
Но самое загадочное то, что звезды в скоплении, показавшие антикорреляцию, являются относительно молодыми звездами-красными гигантами. Ядра этих звезд не должны быть достаточно горячими, чтобы ядерные реакции изменили количество Mg и K. Ведущая теория предполагала смешивание K и Mg из старых звезд в скоплении, но что остается неопределенным, так это скорость калиевого разрушающая реакция.
Исследовательская группа попыталась воссоздать реакцию разрушения калия, проведя эксперимент по аналогичной ядерной реакции ( 39 K + 3 He —> 40 Ca + d) в Ядерной лаборатории Университета Треугольника (TUNL).
Эта реакция представляет собой реакцию переноса протона, при которой протон гелия-3 ( 3 He) переносится на калий-39 ( 39 К), образуя кальций-40 ( 40 Са). Эта экспериментальная реакция позволяет имитировать реальную реакцию, происходящую в звезде при разрушении калия.
Они обнаружили, что калий не только может разрушаться при более низких температурах, но и разрушается при таких температурах в 13 раз быстрее, чем считалось ранее.
Это открытие может изменить способ моделирования образования элементов в звездах — не только для этого конкретного случая NGC 2419, но и для других астрофизических моделей, которые включают реакции на калий.
Больше информации: W. Fox et al, High Resolution Study of Ca40 to Constrain Potassium Nucleosynthesis in NGC 2419, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.062701. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2401.06754
Источник: North Carolina State University
0 комментариев