Джеймс Уэбб впервые обнаружил тяжелый элемент в звездном слиянии
Чуть более 150 лет назад русский химик Дмитрий Иванович Менделеев составил периодическую таблицу элементов. Он включил в нее не только самые легкие и распространенные, такие, как водород, но и самые тяжелые, помимо железа. Теперь, благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба, у нас есть возможность посмотреть непосредственно на то, где образуются эти более тяжелые, чем железо, элементы: в самых сильных взрывах, происходящих в космосе.
Так, "Уэбб" наблюдал второй по яркости из когда-либо обнаруженных гамма-всплесков - GRB 230307A, вызванный, скорее всего, слиянием двух нейтронных звезд в результате события, известного как килоновая. Используя очень высокую чувствительность приборов телескопа, ученые впервые сняли спектр в среднем инфракрасном диапазоне из пространства килоновой.
Это позволило впервые напрямую обнаружить один тяжелый элемент, образующийся при таком событии. Обнаруженный химический элемент - теллур, но исследователи полагают, что в веществе, выброшенном в ходе этой килоновой, присутствуют и другие тяжелые элементы, такие как йод.
Килонова, редкая кузница тяжелых элементов
Килоновые события, настоящие кузницы элементов тяжелее железа, чрезвычайно редки. Одним из способов их обнаружения является перехват коротких гамма-всплесков (GRB), побочных продуктов этих эпизодов плавления звезд. Напротив, длинные гамма-всплески могут длиться несколько минут и обычно связаны с взрывной смертью массивной звезды.
Интересен случай GRB 230307A. Впервые обнаруженный в марте гамма-телескопом НАСА Fermi, он стал вторым по яркости GRB за более чем 50 лет наблюдений. Помимо того, что он примерно в 1000 раз ярче, чем типичные GRB, наблюдаемые Fermi, он длился 200 секунд, т.е. это длинный, а не короткий гамма-всплеск.
Тем не менее когда совместная работа многих телескопов на земле и в космосе позволила ученым обнаружить источник этого GRB, наблюдения в гамма-лучах, рентгеновском, оптическом, инфракрасном и радиодиапазоне показали, что оптический/инфракрасный аналог был тусклым, быстро эволюционировал и стал очень красным — признаки килоновой.
Теллур, обнаруженный в спектрах "Уэбба"
Спектрографы NIRCam и NIRSpec, установленные на "Уэббе", идеально подошли для изучения в инфракрасном диапазоне этого явления слияния, из которого, по-видимому, и произошел GRB 230307A. Спектр излучения килоновой, снятый приборами, имеет широкие линии, показывающие, что вещество выбрасывается с большой скоростью. И одна особенность, которая сразу бросилась в глаза: свет, излучаемый теллуром, элементом, который на Земле встречается реже, чем платина.
Возможности двух приборов также позволили ученым точно определить галактику происхождения двух нейтронных звезд, слившихся в килоновую, которые впоследствии были выброшены из родной среды. Это спиральная галактика, удаленная от места слияния на расстояние около 120 000 световых лет.
Ученые рассчитывают найти еще больше килоновых в будущем благодаря мониторингу различных телескопов на Земле и в космосе, которые позволяют наблюдать Вселенную новыми глазами. В частности, они уверены, что смогут использовать "Уэбб" для поиска еще более тяжелых элементов.
С аннотацией исследования, опубликованной в журнале Nature, можно ознакомиться .