Астрономы зарегистрировали и каталогизировали признаки девяти тяжелых металлов в инфракрасном свете от гигантских и сверхгигантских звезд. Новые наблюдения, основанные уже на этом каталоге, помогут исследователям понять, как слияние двойных нейтронных звезд повлияло на химический состав и эволюцию нашей галактики - Млечного Пути, а также и других галактик.
Концептуальная схема проведенного исследования. Различные тяжелые металлы с уникальными сигнатурами длин волн создаются в результате взрыва после слияния двойных нейтронных звезд. Эти металлы затем встраиваются в новообразованные звезды, где и можно наблюдать их подписи. © NAOJ, Universitу Tokio
Непосредственно после Большого взрыва вселенная содержала только водород и гелий. Другие же элементы были сформированы уже позже ядерным синтезом в звездах или мощными космическими событиями, такими как сверхновые или слияния двойных нейтронных звезд. Однако при этом как детали различных процессов, так и их относительный вклад в общее развитие вселенной до сих пор изучены очень плохо. Но лучшее понимание химической эволюции галактик важно и для того, чтобы понять, как возникла среда с богатыми элементами фпланет, таких как Земля. В частности, металлы, которые тяжелее никеля, можно использовать для отслеживания мощных космических событий, таких как слияние двойных нейтронных звезд.
Исследовательская группа, в состав которой входили ученые Токийского университета, Университета Киото Сангё и Японского национального космического агентства (NAOJ), использовала ближний инфракрасный спектрограф WINERED на 1,3-метровом телескопе Араки в Астрономической обсерватории Кояма в Киото, Япония, чтобы обнаружить признаки тяжелых металлов в 13 гигантских и сверхгигантских звезд. Крупные и яркие сверхгигантские и гигантские звезды были выбраны для эксперимента потому, что их легко увидеть даже на огромном расстоянии. Преимущество же инфракрасного света заключается в том, что его все еще можно наблюдать в тех областях, где межзвездное вещество блокирует видимый свет.
Каждый элемент в звезде создает определенную сигнатуру (или «подпись») в свете звезды, поглощая свет определенной длины волны. Команда сравнила спектры, подробную информацию о длине волн каждой звезды с библиотеками, содержащими десятки теоретически предсказанных линий поглощения, и обнаружила, что на самом деле в спектрах этих звезд можно наблюдать 23 линии, генерируемые 9 элементами в диапазоне от цинка до диспрозия.
И теперь, уже основываясь на этих результатах, астрономы получили возможность измерять концентрации этих тяжелых металлов в других звездах, чтобы составлять карты химического разнообразия и эволюции Млечного Пути и других галактик.
Эти результаты были опубликованы онлайн под заголовком «Идентификация линий поглощения тяжелых металлов в диапазоне длин волн 0,97–1,32 мкм» в приложении Astrophysical Journal Supplement от 8 января 2020 года.
