26 июл 2023 690

Золото могло возникнуть в результате столкновения между двумя нейтронными звездами

Во Вселенной есть только одно подтвержденное место, способное создавать условия, достаточно экстремальные, чтобы инициировать процесс производства многих из самых тяжелых элементов во Вселенной, включая золото, платину, уран — слияния нейтронных звезд. Эти слияния — единственное наблюдаемое на сегодняшний день событие, которое может привести к невероятным плотностям и температурам, необходимым для поддержания процесса быстрого захвата нейтронов.

В статье в журнале The European Physical Journal D Андрей Бондарев, научный сотрудник Института Гельмгольца в Йене, Джеймс Гилландерс, постдок в Риме, и их коллеги анализируют спектры килоновой AT2017gfo, чтобы обнаружить следы одного из таких элементов — олова. Они исследуют спектральные линии, вызванные его запрещенными переходами.

Запрещенный переход — спектральная линия, связанная с поглощением или испусканием фотонов атомными ядрами, атомами или молекулами, которые претерпевают переход, который не допускается по определенному правилу отбора, но допускается, если приближение, связанное с этим правилом, не делается. Например, переход между двумя уровнями с одинаковым спином запрещен по правилу отбора по спину, но может происходить с очень малой вероятностью, если учитывать влияние магнитного поля или других факторов.

Запрещенные переходы интересны для астрофизики, потому что они могут дать информацию о составе и состоянии космических объектов. Например, запрещенные линии олова могут указывать на то, что в килоновой происходит процесс быстрого захвата нейтронов, который образует тяжелые элементы. Запрещенные линии также могут быть использованы для измерения температуры, плотности и скорости газа в космических туманностях.

Мы продемонстрировали, что точные атомные данные, особенно для запрещенных магнитных дипольных и электрических квадрупольных переходов, которые неизвестны для многих элементов, важны для анализа килоновой. Рассчитав большое количество энергетических уровней и скоростей мультипольных переходов между ними в однократно ионизированном олове, используя метод, сочетающий подходы линеаризованного связанного кластера и конфигурационного взаимодействия, мы создали набор атомных данных, который можно использовать для будущего астрофизического анализа

— Андрей Бондарев.

Исследование группы показывает, что магнитный дипольный переход между уровнями дублета основного состояния однократно ионизированного олова приводит к заметной и наблюдаемой особенности в спектрах излучения килоновой.

Хотя это не соответствует каким-либо выдающимся особенностям в спектрах AT2017gfo, тем не менее, его можно использовать в качестве зонда для будущих событий килоновой. Чем больше элементов можно точно идентифицировать, тем ближе мы подходим к пониманию этих невероятных космических взрывов

— Джеймс Гилландерс.

Команда отмечает, что события килоновой — это явление, наблюдаемое недавно, а первые спектроскопические наблюдения были получены только в 2017 году. Более качественные атомные данные, такие как предоставленные в этом исследовании, будут необходимы для лучшего понимания взрывных столкновений, связанных со слияниями нейтронных звезд.

Мы надеемся, что наша работа может каким-то образом способствовать продвижению нашего понимания процесса, в результате которого образуются самые тяжелые элементы во Вселенной. Мы стремимся к открытию новых килоновых и связанных с ними новых наборов наблюдений, которые позволят нам развить наше понимание этих событий

— Джеймс Гилландерс.