Niedawne badania podkreślają, że zwykłe supernowe strumieniowe otoczkowe odgrywają kluczową rolę w wytwarzaniu pierwiastków cięższych od lantanowców, rewidując wcześniejsze przekonania, że gwiazda neutronowa głównymi miejscami były fuzje. Odkrycie to otwiera nowe możliwości zrozumienia kosmosu i wyznacza kierunki przyszłych badań astrofizycznych.
W badaniu opublikowanym w The Dziennik astrofizycznynaukowcy zaproponowali cechy procesu szybkiego wychwytu neutronów (R-proces) nukleosyntezy w nowatorskim scenariuszu, supernowe strumieniowe ze wspólną otoczką (CEJSNe). Badanie to rzuca nowe światło na pochodzenie pierwiastków, szczególnie poza lantanowcami.
Nowe spojrzenie na syntezę pierwiastków ciężkich
Pochodzenie pierwiastków cięższych od żelaza jest jednym z kluczowych pytań społeczności fizyków. W wyniku spalania termojądrowego w gwiazdach powstają pierwiastki aż do żelaza, podczas gdy cięższe nie mogą być wytwarzane w tym środowisku ze względu na odpychanie kulombowskie. Jednakże środowisko wybuchowe może zapewnić wystarczającą temperaturę i gęstość, aby wygenerować ciężkie pierwiastki. The R-uważa się, że w procesie zachodzącym w takim środowisku powstaje około połowa pierwiastków cięższych od żelaza.
Kwestionowanie teorii łączenia się gwiazd neutronowych
W 2017 roku odkrycie fali grawitacyjnej i jej poświaty po zderzeniu się gwiazd neutronowych GW081708 jednoznacznie potwierdziło występowanie zjawiska R-proces po raz pierwszy. Jednak późniejsze badania podały w wątpliwość tę tezę jedynym miejscem, w którym występuje połączenie gwiazd neutronowych R-proces, jako obfitość lantanowców wytwarzanych w wyniku łączenia się gwiazd neutronowych jest znacznie mniejsza niż obserwowana w gwiazdach ubogich w metale. Dlatego rola innych miejsc, takich jak kolapsary i supernowe magnetohydrodynamiczne, powinien Być klucz do R-proces.
Dr Shilun Jin z Instytutu Fizyki Nowoczesnej (IMP) Chińskiej Akademii Nauk (CAS) i jego współpracownik z Technion (Izrael) przedstawili cechy R-proces w nowatorskiej witrynie CEJSNe po raz pierwszy.
Przedstawiamy supernowe odrzutowe o wspólnej otoczce (CEJSNe)
CEJSNe odnosi się do gwiazdy neutronowej, pozostałości po supernowej i czerwonego nadolbrzyma z późnej fazy masywnego układu podwójnego. Czerwony nadolbrzym rozszerza się, pochłaniając gwiazdę neutronową, która spiralnie wiruje do wewnątrz w obrębie otoczki czerwonego nadolbrzyma, a następnie do jego jądra. Po wejściu do jądra gwiazda neutronowa akreuje masę poprzez dysk akrecyjny z bardzo dużą szybkością, a powstające energetyczne, gęste dżety mogą zapewnić odpowiednie warunki dla R-proces nukleosyntezy.
Naukowcy wykazali, że CEJSNe może wytwarzać najwięcej pierwiastków cięższych od lantanowców spośród wszystkich dostępnych obecnie prądów R-scenariusze procesów. Porównując log(XLa) z log(Ir/Eu), który jest nową wielkością pokazującą względną siłę lantanowców i pierwiastków w trzecim piku, odkryli antykorelację pomiędzy CEJSNe i innymi R-modele procesów.
„To odkrycie oznacza, że w pojedynczym zdarzeniu nie można wygenerować obfitych ilości lantanowców i cięższych pierwiastków, co byłoby cechą krytyczną dla dalszych badań nad R-proces. CEJSNe odgrywa również kluczową rolę w wyjaśnianiu cech charakterystycznych R-wzmocnione gwiazdy ubogie w metale” – powiedział dr Jin.
Przyszłe perspektywy badań nad syntezą pierwiastków
Praca ta nie tylko toruje drogę do lepszego zrozumienia tajemnic R-proces, ale będzie także przewodnikiem badaczy w podejmowaniu różnych pomiarów. Ponieważ egzotyczne izotopy z obiektu akceleratora wysokiej intensywności (HIAF) będą wkrótce dostępne w Chinach, kluczowe właściwości jądrowe istotne dla ROczekuje się, że zostaną ujawnione procesy w CEJSNe.
Referencja: „Wytrzymały R-process Nucleosynthesis Beyond Lanthanides in the Common Envelop Jet Supernovae”, Shilun Jin i Noam Soker, 20 sierpnia 2024 r., Dziennik astrofizyczny.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad5f8e
