Редкие изотопы в соседних звездах проливают свет на происхождение углерода и кислорода

Астрономы Лейденского университета впервые обнаружили редкие изотопы углерода и кислорода в соседних звездах, открыв новый путь к лучшему пониманию химической эволюции космоса. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Фундаментальный вопрос о происхождении углерода и кислорода во Вселенной десятилетиями занимал астрономов. Эти элементы не только являются важными составляющими человеческого тела, но и одними из самых распространенных во Вселенной. Однако в ранней Вселенной, вскоре после Большого взрыва, этих атомов еще не существовало.

Почти все, что мы видим вокруг, состоит из атомов, выкованных в горячих центрах звезд. Из самых простых атомов, водорода и гелия, массивные звезды производят более тяжелые элементы, такие как углерод, азот и кислород.

"Ядерный синтез в звездах — сложный процесс и лишь отправная точка химической эволюции", — говорит руководитель исследования Дарио Гонсалес Пикос (Лейденский университет). Когда звезда достигает конца своей жизни, этот вновь созданный материал рассеивается в космос — либо путем мягкого сброса внешних слоев, либо в результате драматического взрыва сверхновой.

Это космическое перераспределение обогащает газ в нашем Млечном Пути, предоставляя сырье для формирования новых звезд и планет, таких как Земля. Свет каждой звезды, таким образом, несет химический отпечаток этой истории.

Команда Гонсалеса Пикоса, Игнаса Снеллена и Сэма де Регта нашла новый способ прочитать эти химические отпечатки, изучая изотопы — разные разновидности одного элемента. В то время как количество протонов определяет химические свойства элемента (например, шесть для углерода), количество нейтронов может варьироваться. На Земле 99% атомов углерода имеют шесть нейтронов, но небольшая доля имеет семь. Команде впервые удалось с беспрецедентной точностью измерить эти изотопные соотношения как для углерода, так и для кислорода в 32 соседних звездах.

"Теперь мы видим, что звезды, менее химически обогащенные, чем Солнце, имеют меньше этих второстепенных изотопов", — говорит соавтор де Регт (Лейденский университет). "Это открытие подтверждает предсказания некоторых моделей галактической химической эволюции и теперь предоставляет новый инструмент для "перемотки" химических часов космоса".

Примечательно, что все данные для этого исследования взяты из архивов телескопа на острове Гавайи — Канадо-Франко-Гавайского телескопа (CHFT). "Наблюдения изначально проводились по совершенно иной причине, чем та, для которой мы их используем сейчас", — говорит соавтор Снеллен (Лейденский университет). "Это была целиком идея Дарио — использовать высокоразрешающие спектры, которые на самом деле предназначались для открытия планет, для этого исследования изотопов — с впечатляющими результатами".

Гонсалес Пикос заключает: "Эта космическая детективная история в конечном счете о нашем собственном происхождении, помогая нам понять наше место в длинной цепи астрофизических событий и то, почему наш мир выглядит именно так".