Хлор и калий в остатке сверхновой: неожиданно высокое содержание

Происхождение ключевых для жизни элементов — хлора и калия — долгое время оставалось загадкой. Теоретические модели предсказывали, что звёзды производят лишь около 10% от наблюдаемого в космосе количества этих элементов с нечётным атомным номером (odd-Z elements).

Наблюдения с помощью спутника XRISM

Группа исследователей из Университета Киото и Университета Мэйдзи использовала рентгеновский спутник XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), запущенный JAXA в 2023 году. С помощью его высокочувствительного микрокалориметра Resolve они провели спектроскопические наблюдения остатка сверхновой Кассиопея A в Млечном Пути.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Высокое энергетическое разрешение прибора, на порядок лучшее, чем у предыдущих детекторов, позволило зафиксировать слабые линии излучения редких элементов. Анализ рентгеновского спектра и сравнение содержания хлора и калия с моделями нуклеосинтеза в сверхновых показали неожиданный результат.

Ключевое открытие

В спектре были чётко обнаружены линии излучения хлора и калия. Их содержание оказалось значительно выше, чем предсказывают стандартные модели сверхновых. Это первое прямое наблюдательное свидетельство того, что сверхновая способна производить достаточное количество этих элементов.

Авторы предполагают, что сильное перемешивание вещества внутри массивных звёзд, вызванное быстрым вращением, взаимодействием в двойной системе или слиянием оболочек, может значительно усиливать производство хлора и калия.

Значение и перспективы

Открытие показывает, что элементы, жизненно важные для биологии, рождаются в экстремальных условиях глубоко внутри звёзд, далёких от чего-либо похожего на условия для возникновения жизни.

"Когда мы впервые увидели данные Resolve, мы обнаружили элементы, которые я не ожидал увидеть до запуска. Сделать такое открытие с помощью спутника, который мы разработали, — настоящая радость для исследователя", — говорит соавтор Тошики Сато.

Следующим шагом команды станут наблюдения других остатков сверхновых с помощью XRISM, чтобы выяснить, является ли повышенное производство хлора и калия общей чертой массивных звёзд или уникальной особенностью Кассиопеи A.