Многие тяжёлые элементы синтезируются в недрах звёзд, но это справедливо только для атомов вплоть до железа. Место возникновения более тяжёлых элементов оставалось неясным. Теперь учёные нашли эффектное и правдоподобное объяснение.

«Происхождение около половины тяжёлых элементов во Вселенной до сих пор тайна», — говорит один из авторов новой работы Ханс-Томас Янка (Hans-Thomas Janka) из института астрофизики Макса Планка (MPA). — Долгое время считалось, что они могут быть произведены при взрывах сверхновых, но новые модели отвергают эту теорию".

Теперь Ханс-Томас и его коллеги из MPA и Свободного университета Брюсселя (Vrije Universiteit Brussel) провели детальное численное моделирование, показавшее работоспособность другой версии.

Она гласит, что золото, платина, торий, плутоний и другие тяжёлые атомы рождаются при слиянии нейтронных звёзд.

По информации MPA, исследователи объединили в своей модели гидродинамические и релятивистские расчёты с расчётами ядерных реакций. Компьютер показал, что происходит в двойной системе нейтронных звёзд, когда они, кружась друг вокруг друга, сближаются и сталкиваются.

Рис. 1. Сближение пары нейтронных звёзд и первая сотая секунда после столкновения. Жёлтым отмечено раскалённое вещество, выбрасываемое прочь (иллюстрация Max-Planck-Institut für Astrophysik).

Оказалось, при таком слиянии высокое давление и мощные приливные силы выбрасывают в космос порцию очень горячей материи массой в несколько Юпитеров. Когда этот сгусток плазмы остывает до 10 миллиардов градусов, в нём начинают идти многочисленные ядерные реакции, создающие сверхтяжёлые атомы, а за счёт распада последних – просто тяжёлые (вроде золота). В дальнейшем это вещество распространяется по Вселенной, становясь кирпичиками для новых звёзд и планет.

Частотное распределение тяжёлых элементов с массовыми числами более 140, полученное в новой модели, оказалось хорошо согласовано с тем, что мы наблюдаем в нашей Солнечной системе, утверждают исследователи.