Древняя гигантская звезда взорвалась неожиданным для учёных образом

Сверхновая звезда Барбенгеймера в представлении художника

Странная звезда в Млечном Пути несёт на себе отпечаток уникального взрыва гигантской звезды, существовавшей миллиарды лет назад в эпоху космического рассвета.

Химический состав сохранившейся звезды, известной как J0931+0038, таков, что она могла образоваться только из остатков огромной звезды, по крайней мере в 50 раз превышающей массу Солнца, которая синтезировала эти элементы перед тем, как взорваться. Но это странно, поскольку такая массивная звезда, согласно принятой теории, должна была превратиться в чёрную дыру, а не стать сверхновой.

«Мы никогда не видели ничего подобного, — говорит астроном Алекс Джи из Чикагского университета и Слоановского цифрового обзора неба (SDSS), возглавлявший исследование. — Что бы ни происходило тогда, это должно было быть потрясающе. Мы прозвали предшественника сверхновой "звездой Барбенгеймера" за его впечатляющий нуклеосинтез».

Звёзды — это, по сути, фабрики элементов, создающие их в процессе, известном как нуклеосинтез. Они получают энергию от процесса термоядерного синтеза, который происходит в их ядрах, в результате чего атомы соединяются вместе, образуя всё более и более тяжёлые элементы. Однако на железе этот процесс останавливается: на превращение железа во что-то более тяжёлое нужно потратить больше энергии, чем выделится в результате синтеза.

Странное химическое изобилие J0931+0038 в представлении художника

Химический состав звёзд может многое рассказать об их истории.

Например, звёзды, рождённые совсем недавно, отличаются более высоким содержанием элементов тяжелее гелия, что позволяет определить возраст звезды. А различные элементы могут рассказать нам о предшествующих звёздах — тех, в которых изначально образовались более тяжёлые элементы.

Впервые J0931+0038 была зафиксирована SDSS в 1999 году, но не в цвете. И только в 2019 году специалисты зафиксировали полный спектр света звезды — ключ к определению её химического состава, поскольку различные элементы поглощают и переизлучают свет с определёнными длинами волн.

Спектр J0931+0038 показал химический состав, не похожий ни на что ранее виденное. В нём было поразительно мало элементов с нечётными номерами в периодической таблице, таких как натрий и алюминий, но много элементов, близких к железу, таких как никель и цинк. А вот содержание элементов тяжелее железа, таких как стронций и палладий, было гораздо выше, чем должно было быть.

Последовательность событий, приведших к образованию и открытию J0931+0038.

Команда выяснила, что большинство металлов, обнаруженных в J0931+0038, должно быть получено из одного-единственного, крайне бедного металлами источника нуклеосинтеза: звёзды, в 50-80 раз превышающей массу Солнца, которая взорвалась, выплеснула свои внутренности в космос и оставила после себя облако материала, из которого и родилась J0931+0038.

«Удивительно, но ни одна из существующих моделей образования элементов не может объяснить то, что мы видим, — говорит астроном Санджана Кертис из Калифорнийского университета в Беркли, которая была одним из руководителей исследования. — Это не просто "о, вы можете подправить что-то здесь и там, и это сработает" — вся модель элементов, кажется, противоречит самой себе».