Руски научници доказали да се при експлозији супернових синтетишу тешки елементи

Остаци супернове SN1987A (сјајно поље са два црвена прстена изнад центра). Фотографија телескопа „Хабл“, слободни извори.

Остаци супернове SN1987A (сјајно поље са два црвена прстена изнад центра). Фотографија телескопа „Хабл“, слободни извори.

У нашем Универзуму, састављеном углавном од лаких елемената (водоника и хелијума), присуство на Земљи тешких елемената (гвожђе, олово, уран) представља својеврсно чудо. Руски научници су сада на конкретном примеру доказали претпоставку да су фабрике за стварање таквих елемената - експлозије супернових.

Светлост експлозије супернове SN1987A први пут је досегла површину Земље 23. фебруара 1987, и већ у мају исте године ова нама најближа супернова могла се опазити на небу без помоћи телескопа. Од тада је SN1987A идеални објекат проучавања, на којем је могуће проверити многе смеле астрофизичке теорије. Неутрински бљесак, забележен одмах након експлозије (у току једне ноћи је у кратком временском интервалу детектовано неколико „неухватљивих“ честица, што је увелико премашило уобичајени темпо, према којем се бележи тек „неколико догађаја годишње“), представља до данас највећи забележен бљесак супернове у историји, а хипотеза о плавом суперџину, од којег је настала супернова SN1987A, подстакла је научнике да коригују извесне ставове о еволуцији звезда.

Руски научници из Института за космичка истраживања Руске академије наука и њихове европске колеге објавили су нове податке о радиоактивном распаду изотопа титанијума (титанијум-44) и на тај начин доказали да при експлозији супернове долази до стварања тешких елемената.

Међутим, једна од теорија коју више није потребно преиспитивати је хипотеза о синтези тешких елемената при експлозији супернове. Наиме, у чланку објављеном у часопису „Nature“ руски научници из Института за космичка истраживања Руске академије наука и њихове европске колеге (са Института за астрофизику „Макс Планк“, Универзитета у Туркуу, Универзитета у Оулуу и из Европске космичке агенције) објавили су нове податке о радиоактивном распаду изотопа титанијума (титанијум-44) и на тај начин доказали да при експлозији супернове долази до стварања тешких елемената.

Научници сматрају да су одмах након Великог праска настали само хемијски елементи који нису тежи од литијума (водоник, хелијум и литијум). Сви остали многобројни елементи појавили су се у процесу еволуције свемира, на пример, услед нуклеосинтезе која се одиграва унутар звезда. Сматра се да експлозије супернових представљају значајан извор синтезе тешких елемената. У тим експлозијама ослобађају се сви елементи настали унутар звезда, који се под дејством изузетно високих температура затим даље сједињују и на тај начин формишу у још тежа језгра. У првих неколико година после експлозије SN1987A детектована су оптичка, рендгенска и гама-зрачења која, према постављеној хипотези, потичу од радиоактивних распада изотопа кобалта-56 и гвожђа-56, а такође (када се залихе ових елемената потроше) и од распада титанијума-44. Па ипак, ови подаци нису дали недвосмислену потврду претпоставке да при експлозији настају тешки елементи, јер их је могуће објаснити и применом других теоријских модела.

Приликом нових посматрања на основу пет карактеристичних енергија у области рендгенског и гама-зрачења детектован је распад титанијума-44 у скандијум-44 (период полураспада је 85 година), а затим у калцијум-44 (период полураспада око 6 сати). Подаци за ово истраживање добијени су у два циклуса експеримената извршених у међународној свемирској опсерваторији ИНТЕГРАЛ. Прва фаза експеримената (око 1,5 милиона секунди података) изведена је 2003, а друга (4,5 милиона секунди) 2010-2011. Подаци о спектрима „тврдог“ рендгенског и гама зрачења, добијени после овако опсежних истраживања, потврдили су претпоставке и показали приближно идентичну вредност почетне количине титанијума у остатку супернове. Научници притом процењују да вероватноћа истовременог погрешног детектовања свих карактеристичних линија зрачења износи само неколико хиљадитих делова процента.

Међутим, количина синтетисаног титанијума-44, утврђена на основу овако поузданих посматрања, износила је око 0,03% Сунчеве масе, што је у извесној мери надмашило максималне очекиване вредности. Испоставило се да супернова SN1987A поново подстиче научнике да коригују своје теоријске моделе. Наиме, у прорачунима синтезе тешких елемената при експлозији супернове до сада су коришћени многи слободни, неодређени параметри, као што су: маса језгра звезде приликом гравитационог колапса или особине ударног таласа који настаје као последица експлозије. Зато верујемо да ново откриће које доказује синтезу и распад титанијума након експлозије супернове SN1987A није и последњи допринос руских астрофизичара у овој области.

Оригинални материјал на сајту S&T RF.

Росијскаја газета. Сва права задржана.