Вадим Дудченко
Администратор портала

Взрывная ядерная астрофизика

ИЗОБРАЖЕНИЕ:  Фотография ГРЕТИНЫ в Атласе и в Аргонне. 

Анализ содержания метеоритов сыграл решающую роль в расширении наших знаний о происхождении и эволюции нашей Солнечной системы. Некоторые метеориты также содержат частицы звездной пыли. Эти зерна предшествовали формированию нашей солнечной системы и теперь дают важную информацию о том, как формировались элементы во Вселенной.

Работая в сотрудничестве с международной группой, физики-ядерщики из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США сделали ключевое открытие, связанное с анализом «досолнечных зерен», обнаруженных в некоторых метеоритах. Это открытие пролило свет на природу звездных взрывов и происхождение химических элементов. Он также предоставил новый метод астрономических исследований.

«Крошечные досолнечные зерна размером около одного микрона - это остатки звездных взрывов в далеком прошлом, задолго до того, как существовала наша солнечная система», - сказал Дариуш Севериняк, экспериментальный ядерный физик из отдела физики Аргонны. Звездный мусор от взрывов в конечном итоге вклинился в метеориты, которые врезались в Землю.

«В свою очередь, мы смогли вычислить соотношения различных изотопов серы, образующихся при взрывах звезд, что позволит астрофизикам определить, имеет ли конкретное досолнечное зерно новое или сверхновое происхождение». - Дариуш Севериняк, физик-экспериментатор отдела физики

Основные взрывы звезд бывают двух типов. Одна, называемая «новая», представляет собой двойную звездную систему, главная звезда которой вращается вокруг белого карлика, чрезвычайно плотной звезды, которая может быть размером с Землю, но иметь массу нашего Солнца. Вещество главной звезды постоянно уносится белым карликом из-за его интенсивного гравитационного поля. Этот осажденный материал вызывает термоядерный взрыв каждые 1 000–100 000 лет, и белый карлик выбрасывает в межзвездное пространство массу, эквивалентную более чем тридцати земным шарам. В «сверхновой» одна схлопывающаяся звезда взрывается и выбрасывает большую часть своей массы.

Новая и сверхновая являются источниками наиболее частых и сильных извержений звезд в нашей Галактике, и по этой причине они десятилетиями были предметом интенсивных астрономических исследований. От них многое узнали, например, о происхождении более тяжелых элементов.

«Новый способ изучения этих явлений - это анализ химического и изотопного состава досолнечных зерен в метеоритах», - пояснил Севериняк. «Особое значение для наших исследований имеет специфическая ядерная реакция, которая происходит в новой и сверхновой - захват протона на изотопе хлора, - которую мы можем только косвенно изучить в лаборатории».

При проведении своих исследований команда впервые применила новый подход к исследованиям астрофизики. Это влечет за собой использование системы слежения за энергией гамма-лучей в пучке (GRETINA), соединенной с анализатором массы фрагментов в аргоннской тандемной ускорительной системе линейного ускорителя (ATLAS), пользовательском центре Управления науки Министерства энергетики США для ядерной физики. ГРЕТИНА - это современная система обнаружения, способная отслеживать путь гамма-излучения, испускаемого в результате ядерных реакций. Это одна из двух таких систем в мире.

Используя ГРЕТИНУ, команда завершила первое подробное исследование гамма-спектроскопии астрономически важного ядра изотопа аргона-34. По этим данным они рассчитали скорость ядерной реакции, включающей захват протона на изотоп хлора (хлор-33).

«В свою очередь, мы смогли рассчитать соотношения различных изотопов серы, образующихся при взрывах звезд, что позволит астрофизикам определить, имеет ли конкретное досолнечное зерно новое или сверхновое происхождение», - сказал Севериняк. Команда также применила полученные данные, чтобы глубже понять синтез элементов при звездных взрывах.

Команда планирует продолжить свои исследования с ГРЕТИНОЙ в рамках всемирных усилий по достижению всестороннего понимания нуклеосинтеза элементов при звездных взрывах.

 



Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц