Майже всі елементи, з яких складається людське тіло, окрім водню, утворюються у надрах зір та вибухах наднових. Як саме відбуваються ці ядерні реакції, фізики досі описують приблизно. Дві нові роботи заповнили частину прогалини. Кількість радіоактивного титану, який утворився під час вибуху, виявилася на третину більшою за розрахункову.
Століття спостережень без деталей
Спалахи наднових астрономи фіксують уже кілька століть. Попри це перебіг самого процесу описаний лише в загальних рисах.
Ідеться не про яскравість або форму залишку, а про ядерні реакції всередині. Від них залежить, які хімічні елементи вийдуть назовні та в якій кількості.
Мітка, за якою рахують
Опору для розрахунків дав радіоактивний ізотоп титан-44. Утворюється він у самому спалаху і розпадається повільно, тому зберігається довго після того, як сяйво згасає. Період напіврозпаду становить близько 60 років.
Скільки цієї речовини виникає, досі оцінювали теоретично? Лабораторний вимір показав, що її на 35 % більше за очікувану кількість. Роботу опублікували в липневому випуску рецензованого журналу Physical Review Letters.
Гамма-випромінювання ізотопу досі фіксують у залишку наднової Кассіопея A віком приблизно 350 років. Похибка в третину означає, що ці дані доведеться інтерпретувати заново.
Звідки кисень
За оцінками Chandra X-ray Observatory, від вибухів масивних зір походить майже весь кисень у людському тілі, приблизно половина кальцію в кістках і близько 40 % заліза в крові. Решта заліза утворилася під час загибелі білих карликів, а вуглець і азот прийшли від світил помірної маси.
У тому самому залишку Кассіопея A астрономи знайшли фосфор, без якого не існує ані ДНК, ані кісткової тканини. Тобто об’єкт, за яким уточнюють вихід титану, вже слугував доказом того, що елементи життя справді утворюються у вибухах масивних зір.
Вибухи на поверхні нейтронних зір
Друга робота, огляд якої опублікував Space.com, вийшла в тому самому випуску і стосується явищ іншого типу. Вони виникають у подвійних системах, де гравітація нейтронної зорі перетягує на себе матеріал сусіднього світила.
Компактний залишок вміщує від однієї до двох мас Сонця в кулі діаметром близько 20 км. Речовина досягає його поверхні і запускає термоядерний спалах, у якому також утворюються важкі елементи.
Захоплення ядерного матеріалу
Фізики з Установки пучків рідкісних ізотопів (FRIB) у Мічигані розібрали реакцію, яка запускає рентгенівське випромінювання таких подій, детальніше ніж будь-хто раніше. Головним питанням був так званий нікель-мідний цикл, тобто тимчасове утримання ядерного матеріалу.
Чи відбувається воно насправді, досі не було відомо. Експеримент підтвердив наявність ефекту, а частка затриманої речовини виявилася малою.
Крістофер Казінс з групи ядерної фізики Університету Суррея зазначає, що подібний вимір ще кілька десятиліть тому вважали недосяжним. Його колега Гевін Лотей додає, що ядерні реакції у найвидовищніших зоряних вибухах досі зрозумілі лише частково.
Обидві роботи дають змогу щільніше зіставити комп’ютерні моделі з тим, що бачать в реальних залишках наднових. Найближча перевірка чекає на Кассіопею A, де гамма-випромінювання титану-44 вимірюють уже понад два десятиліття.
