Моделирование карликовой галактики, проведенное астрофизиками из института физико-химических исследований RIKEN, Япония, выявило несколько различных процессов, посредством которых формируются умеренно тяжелые металлы, такие как стронций. Исследователи обнаружили, что для объяснения наблюдаемых количеств этого металла в составе вещества карликовых галактик необходимо по крайней мере четыре различных класса звезд.
Звезды являются настоящими «алхимиками» космоса. Например, многие легкие химические элементы Периодической таблицы формируются в результате ядерных реакций, протекающих в звездах. Однако происхождение некоторых более тяжелых элементов до сих пор продолжает оставаться загадкой.
В результате термоядерных реакций могут формироваться элементы не тяжелее железа и никеля, в то время как более тяжелые элементы образуются при захвате ядром дополнительных нейтронов. Экстремальные условия, такие как сверхновые или слияния между нейтронными звездами, обусловливают процесс быстрого захвата нейтронов (r-процесс). Напротив, процесс медленного захвата нейтронов (s-процесс) протекает постепенно, например, внутри так называемых звезд асимптотической ветви гигантов в конце их жизненного цикла. В результате каждого из этих процессов формируется свой, особый набор тяжелых элементов.
Стронций является одним из наиболее легких элементов, формируемым в r-процессе. Некоторые звезды в карликовых галактиках, расположенных неподалеку от Млечного пути, демонстрируют необычно высокие отношения стронция к барию.
Для определения происхождения этого стронция в новом исследовании Ютака Хираи (Yutaka Hirai) из Центра вычислительных наук RIKEN и его коллеги смоделировали карликовую галактику с высоким уровнем стронция. Проведенное моделирование показало, что только слияния между нейтронными звездами и звезды асимптотической ветви гигантов не могут объяснить всего количества стронция, наблюдаемого в веществе таких галактик. Частично обогащение этим металлом объясняется вращающимися массивными звездами, где перемешивание материала внутри звезды может генерировать нейтроны для s-процесса.
«Однако наши самые важные находки состоят в том, что материал, извергаемый в результате сверхновых с электронным захватом, может формировать звезды с высоким отношением стронция к барию, - сказал Хираи. – Ожидается, что взрыв сверхновой с электронным захватом происходит в случае наименее массивных звезд, массы которых составляют от 8 до 10 масс Солнца».
Ядра этих звезд отличаются повышенными содержаниями кислорода, неона и магния.
В настоящее время команда Хираи планирует произвести более тщательное сравнение моделей с результатами измерений спектральными методами содержаний элементов в звездах, расположенных внутри и вокруг Млечного пути.