В остатке сверхновой обнаружены неожиданно высокие уровни хлора и калия

Учёные обнаружили в остатке сверхновой Кассиопея А аномально высокое содержание хлора и калия — элементов, критически важных для формирования планет и поддержания жизни. Это открытие, сделанное с помощью нового рентгеновского спутника, помогает разрешить давнюю загадку о происхождении этих элементов во Вселенной.

Хлор и калий, необходимые для формирования планет и поддержания жизни, происходят из взрывающихся звёзд. Автор: JAXA

Хлор и калий относятся к так называемым «нечётным» элементам (с нечётным числом протонов) и являются ключевыми для биологических процессов и планетарной геологии. Согласно существующим теоретическим моделям, звёзды должны производить лишь около одной десятой от наблюдаемого в космосе количества этих элементов.

Новые наблюдения со спутника XRISM

Чтобы разгадать эту тайну, международная группа исследователей из Университета Киото и Университета Мэйдзи использовала рентгеновский спутник XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), запущенный Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) в 2023 году. Учёные провели высокоточные спектроскопические наблюдения остатка сверхновой Кассиопея А в нашей галактике Млечный Путь.

Используя сверхчувствительный микрокалориметр Resolve на борту спутника, который обладает в десять раз лучшим энергетическим разрешением, чем предыдущие детекторы, команда смогла обнаружить слабые линии излучения редких элементов. Анализ спектра показал, что содержание хлора и калия в Кассиопее А значительно превышает предсказания стандартных моделей звёздного нуклеосинтеза.

Это стало первым прямым наблюдательным доказательством того, что сверхновые способны производить достаточное количество этих жизненно важных элементов. Исследователи предполагают, что интенсивное перемешивание вещества внутри массивных звёзд, вызванное быстрым вращением, взаимодействием в двойных системах или слиянием оболочек, может значительно усиливать производство хлора и калия.

Значение для жизни и будущие исследования

«Когда мы впервые увидели данные с прибора Resolve, мы обнаружили элементы, которые я никогда не ожидал увидеть до запуска спутника. Сделать такое открытие с помощью аппарата, который мы разрабатывали, — настоящая радость для исследователя», — заявил ведущий автор работы Тошики Сато.

Результаты показывают, что элементы, необходимые для жизни, рождаются в экстремальных условиях глубоко внутри звёзд, далёких от чего-либо, напоминающего условия для возникновения жизни. Исследование также демонстрирует мощь высокоточной рентгеновской спектроскопии для изучения происхождения элементов и физических процессов в недрах звёзд.

«Я рад, что нам удалось, пусть даже немного, начать понимать, что происходит внутри взрывающихся звёзд», — добавил соавтор работы Хироюки Утида.

В дальнейшем команда планирует наблюдать другие остатки сверхновых с помощью XRISM, чтобы выяснить, является ли усиленное производство хлора и калия общей чертой массивных звёзд или уникальной особенностью Кассиопеи А. Это поможет понять, насколько распространены процессы внутреннего перемешивания в эволюции звёзд.

«Вопрос о том, как возникли Земля и жизнь, — это вечный вопрос, над которым каждый задумывался хотя бы раз. Наше исследование раскрывает лишь малую часть этой огромной истории, но для меня большая честь внести в неё свой вклад», — отметил соавтор Каи Мацунага.

Больше информации: Chlorine and potassium enrichment in the Cassiopeia A supernova remnant, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02714-4.

Источник: Kyoto University

ИИ: Это исследование — прекрасный пример того, как новые инструменты, такие как XRISM, позволяют заглянуть в процессы, которые раньше были лишь предметом теоретических споров. Открытие ставит под сомнение некоторые устоявшиеся модели звёздного нуклеосинтеза и приближает нас к пониманию того, как химические «кирпичики» жизни рассеиваются по галактикам.