___

Ученые из немецкого Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца вместе с коллегами из Бельгии и Японии установили, что химические элементы тяжелее железа могут образоваться в результате слияния нейтронных звезд или черных дыр.

Согласно современным представлениям, все химические элементы возникли в условиях экстремальных давлений и температур в результате процессов термоядерного синтеза. Однако расчеты показывали, что внутри обычных звезд формирование элементов тяжелее железа невозможно.

В 2017 году ученые могли наблюдать слияние двух нейтронных звезд и смогли выяснить, что в ходе этого процесса может образоваться значительное количество тяжелых элементов. Однако специалисты не могли объяснить, как они впоследствии покидают пределы массивного объекта и разносятся по Вселенной.

Недавно в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society была опубликована статья, показывающая возможность формирования тяжелых элементов. Ученым удалось создать компьютерную модель массивной черной дыры , окруженной аккреционным диском – такие астрономические тела возникают при слиянии двух нейтронных звезд или коллапсе вращающихся сверхмассивных звезд. В экстремальных условиях внутри аккреционного диска формируется избыток нейтронов, необходимый для начала синтеза тяжелых элементов. Стремительный процесс захвата нейтронов, который специалисты называют r-процессом, проходит в присутствии не имеющих массу частиц нейтрино, позволяющим происходить конверсии между протонами и нейтронами.

«В нашей работе мы впервые систематически проанализировали скорости конверсии нейтронов и протонов для большого числа конфигураций диска при помощи компьютерного моделирования, и мы нашли условия, при которых диски оказываются богаты нейтронами. Решающим фактором является общая масса диска. Чем массивнее диск, тем чаще нейтроны формируются из протонов в результате захвата электронов при эмиссии нейтрино, что способствует протеканию r-процесса. Однако если масса диска слишком велика, развитие получает обратная реакция, в результате которой избыточные нейтрино повторно захватываются нейтронами, прежде чем смогут покинуть диск. Эти нейтроны потом превращаются обратно в протоны, что замедляет r-процесс» , - прокомментировал проделанную работу доктор Оливер Джаст из группы релятивистской астрофизики Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца.

Ученые пришли к выводу, что масса аккреционного диска, в котором возможно формирование таких элементов, как золото, должна составлять от 0,01 до 0,1 массы Солнца .