Астрофізики виявили унікальний зоряний вибух, що імітує створення Всесвіту

Вчені з Інституту Нільса Бора при Копенгагенському університеті повідомляють про нові дані, отримані внаслідок дослідження кілонови AT2017gfo — вибуху, що стався при зіткненні двох нейтронних зірок. Дослідники змогли відтворити розвиток цієї події та простежити процес утворення важких елементів, який нагадує ранні етапи формування матерії у Всесвіті після Великого вибуху.

Зазначається, що у серпні 2017 року людство стало свідком унікального явища, коли вперше в історії ми побачили зіткнення двох нейтронних зірок, подію, яку спостерігали телескопи по всьому світу після гравітаційного сигналу, що попереджав про їхнє зближення і злиття в чорну діру.

Вже тоді було зрозуміло, що цей вибух — кілонова під назвою AT2017gfo — дасть величезний обсяг наукових даних, які вивчатимуть роками, тому нещодавно вчені змогли об'єднати дані з кількох телескопів, щоб відтворити перші дні після кілонови, що супроводжувалася викидом важких елементів у процесі її розширення.

Як зазначає команда дослідників під керівництвом астрофізика Альберта Снеппена з Інституту Нільса Бора в Копенгагенському університеті, ця подія розвивалася подібно до Великого вибуху, коли «гарячий суп» з часток охолоджувався та перетворювався на матерію.

«Цей астрофізичний вибух змінюється щогодини, тому жоден телескоп не може повністю простежити його розвиток через обмежений кут огляду, спричинений обертанням Землі. Але об'єднавши існуючі виміри з Австралії, Південної Африки та Космічного телескопа Габбл, ми змогли відтворити розвиток події у великій деталізації», — пояснив Снеппен.

Відомо, що одна з найцікавіших деталей спостережень AT2017gfo — утворення важких елементів, адже більшість елементів утворюються всередині зірок через ядерний синтез, але процес не дозволяє створювати елементи важчі за залізо, оскільки для цього потрібно більше енергії, ніж віддає реакція синтезу.

Подібні важчі елементи утворюються в дуже енергетичних подіях, таких як вибухи наднових. Кілонова AT2017gfo продемонструвала, що зіткнення нейтронних зірок також є фабриками важких елементів — під час вибуху було зафіксовано сигнатуру стронцію.

Дослідники пішли далі, вивчивши еволюцію кілонови похвилинно та процеси утворення важких елементів, відомих як елементи r-процесу. Початкова кілонова була надзвичайно гарячою — мільярди градусів, що порівнянно з умовами Великого вибуху. У цій гарячій плазмі елементарні частинки існували вільно. У процесі розширення та охолодження кілоної частинки почали взаємодіяти та утворювати атоми — процес, який нагадує епоху рекомбінації після Великого вибуху.

Дослідження підтверджує, що кілонови можуть слугувати своєрідними лабораторіями для вивчення еволюції раннього Всесвіту в мініатюрі. Вчені також підтвердили присутність стронцію та ітрію, що підкріплює ідею про кілонови як джерело важких елементів у Всесвіті.

«Ми вперше можемо побачити, як атомні ядра та електрони об'єднуються у світлі після вибуху. Це нагадує споглядання космічного фону, але тут ми бачимо весь процес іззовні — до, під час та після моменту народження атомів», — розповів астрофізик Расмус Дамгор з Інституту Нільса Бора

Як відомо, наукова спільнота протягом десятиліть досліджує походження нашого Всесвіту. На сьогодні найбільш переконливою залишається теорія Великого вибуху, що стався приблизно 13,8 мільярда років тому. Відкриття реліктового випромінювання у 1964 році стало революційним доказом цієї грандіозної космічної події