Астрономы нашли звезду с самым разнообразным содержанием тяжелых элементов

Астрономы отыскали звезду с самым разнообразным химическим составом среди всех объектов за пределами Солнечной системы. Ею оказалась звезда HD 222925 из гало Млечного Пути, которая содержит 63 элемента, 42 из которых рождены за счет r-процесса. Возможно, в прошлом светило было частью карликовой галактики или звездного скопления. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

R-процесс или процесс быстрого захвата атомным ядром нейтронов представляет собой один из главных механизмов, при помощи которого звезды производят самые тяжелые химические элементы (с атомным числом более 30). Считается, что это происходит, в основном, во время слияний нейтронных звезд, что было подтверждено в ходе наблюдений за гравитационным всплеском GW170817, сопровождавшимся вспышкой килоновой. Однако у ученых остается немало нерешенных вопросов, в частности какие элементы и в каких количествах рождаются благодаря r-процессу, так как в случае килоновой GW170817 достоверно было оценено лишь количество новообразованного стронция, а спектральные линии остальных элементов, включая серебро, платину и золото, были размыты из-за высокой скорости расширения разлетающегося вещества.

Группа астрономов во главе с Яном Редерером (Ian Roederer) из Мичиганского университета опубликовала результаты спектроскопических исследований звезды HD 222925, находящейся в гало Млечного Пути, в созвездии Тукана, проведенных в ультрафиолетовом диапазоне при помощи инструмента STIS космического телескопа «Хаббл» в период с 3 октября 2019 года по 20 марта 2020 года. Ученые также использовали архивные данные оптической спектроскопии звезды, собранные при помощи одного из Магеллановых телескопов. Целью работы было получение независимой оценки обилия ряда тяжелых элементов в звезде.

HD 222925 представляет собой умеренно бедную металлами ([Fe/H]=−1,47) красную звезду горизонтальной ветви. Астрономы выбрали ее для исследований из-за свойств, которые указывают на то, что светило ранее входило в разрушенную приливными силами Млечного Пути маломассивную карликовую галактику или звездное скопление, которое было обогащено тяжелыми элементами в ходе одного крупного события r-процесса — взрыва сверхновой или килоновой.

Оказалось, что HD 222925 демонстрирует наиболее разнообразный химический состав среди любых объектов за пределами Солнечной системы. В ней содержатся 63 элемента, тяжелее водорода и гелия, в том числе 42 элемента, рожденные в ходе r-процесса, такие как Ga, Ge, As, Se, Cd, In, Sn, Sb, Te, W, Re, Os, Ir, Pt и Au. Отмечается незначительный вклад r-процесса в образование Ga, Ge и As. В Солнечной системе наблюдается аналогичная картина — менее 4 процентов Ga, 2 процентов Ge и 13 процентов As родились за счет r-процесса. Se является самым легким элементом, в производстве которого преобладает r-процесс, как в HD 222925, так и в Солнечной системе. Доля лантаноидов в звезде примерно в 6 раз выше, чем в случае килоновой GW170817, однако типична для звезд, обогащенных элементами r-процесса из межзвездной среды, значение [Eu/Fe]=1,32. В дальнейшем астрономы намерены отыскать новые звезды, подобные HD 222925, ожидается, что исследовать их сможет будущий космический телескоп нового поколения LUVOIR.

Ранее мы рассказывали о том, как гиперновые назвали поставщиками золота и платины на заре жизни Млечного Пути.

Александр Войтюк