Кассиопея А — один из самых известных и подробно изученных остатков сверхновой в нашей Галактике. Этот объект находится на расстоянии примерно 11 тысяч световых лет от Земли, а сама вспышка, давшая ему начало, произошла около 350 лет назад. Однако из-за плотных облаков межзвездной пыли она осталась невидимой для человеческого глаза. Теперь же мы наблюдаем грандиозное облако, состоящее из горячего газа диаметром около 10 световых лет, в самом центре которого располагается нейтронная звезда.
Первое открытие с помощью XRISM и новые элементы в Кассиопее А
Современные технологии дали ученым уникальную возможность заглянуть во внутренний мир Кассиопеи А. Особую роль сыграл японский рентгеновский телескоп XRISM, на борту которого установлен высокоточный спектрометр Resolve. Именно с его помощью астрофизики впервые смогли однозначно обнаружить линии излучения редких химических элементов — фосфора (P), хлора (Cl) и калия (K). Эти элементы с нечетными атомными номерами крайне редко встречаются в остатках сверхновых, а механизмы их образования долгое время оставались предметом научных дискуссий.
Выявленные линии излучения позволили с невероятной точностью измерить содержание этих элементов в разлетающемся газовом облаке. Оказалось, что их концентрация значительно превышает ожидания: уровень хлора и калия в три-пять раз выше по сравнению с аналогичными солнечными показателями. В частности, доля калия по отношению к аргону в Кассиопее А примерно на треть выше, чем в составе нашего Солнца, а содержание хлора по отношению к сере также превышает стандартные значения.
Загадочное происхождение фосфора, хлора и калия
Распределение фосфора, хлора и калия по всему пространству Кассиопеи А оказалось удивительно неравномерным. Максимальные концентрации обнаружились в областях, богатых кислородом — на северо-восточных и юго-восточных участках остатка. Этот факт подталкивает к мысли, что химические элементы образовались не в самом моменте катаклизма, а еще на предсмертных стадиях развития материнской звезды, задолго до разрушительного взрыва.
Для объяснения необычайно высокой концентрации этих веществ команда международных исследователей под руководством доктора Тосики Сато из Университета Мэйдзи (Япония) провела сравнение данных XRISM с современными теоретическими моделями эволюции массивных звезд. Решение загадки привело ученых к выводу, что стандартных сценариев недостаточно: необходимы дополнительные процессы, такие как быстрое вращение или слияние разных оболочек звезды на финальных этапах ее существования.
Слияние ядерных оболочек — ключ к обилию элементов
Анализ позволил определить наиболее вероятный сценарий — слияние ядерных оболочек в недрах звезды. Этот уникальный процесс происходит, когда соседние слои, в которых идут разные виды термоядерного горения, частично смешиваются друг с другом, вызывая активный синтез фосфора, хлора и калия. Благодаря такому глубинному перемешиванию в недрах светила создаются условия для накопления именно тех элементов, которые потом становятся чрезвычайно важными для жизни и геохимии планет.
Эти открытия раскрывают новые грани эволюции массивных звезд. Именно слияние оболочек и активное перемешивание вещества, как показывает исследование, могут быть одним из главных источников обогащения Галактики редкими, но незаменимыми элементами, необходимыми для жизни.
Вклад Тосики Сато и значение открытия для представления о Вселенной
Впервые столь высокое присутствие фосфора, хлора и калия зафиксировано в остатке сверхновой столь детально. Работа международной команды, возглавляемой Тосики Сато и при поддержке коллег из Университета Мэйдзи, позволяет по-новому взглянуть на процессы, протекающие во Вселенной на заключительных этапах существования звезд. Результаты открывают перед астрономами возможность понять, как часто сверхновые способны «засевать» нашу Галактику строительными блоками для появления жизни.
Новые возможности рентгеновской астрономии и миссия XRISM не только подтвердили роль сверхновых в распространении редких элементов, но и дали надежду на раскрытие других тайн Вселенной. Дальнейшие наблюдения планируется использовать для изучения других подобных объектов, чтобы уточнить частоту и условия появления сложных химических элементов за пределами нашей Солнечной системы.
Будущее исследований и надежды на новые открытия
Успех эксперимента с Кассиопеей А убеждает, что в недрах умирающих звезд происходит больше необычных и сложных процессов, чем считалось ранее. XRISM и другие современные обсерватории открывают дорогу к новым научным открытиям, позволяющим человечеству расширять границы представлений о Вселенной и о составляющих ее веществах. Теперь путь к пониманию происхождения важнейших для жизни элементов стал еще ближе и яснее.
Источник: naked-science.ru
