Первые звезды Вселенной, состоящие только из водорода и гелия, могли быть в 300 раз массивнее Солнца. Внутри них образовались первые из более тяжелых элементов, которые затем были выброшены в космос. Они были своеобразными семенами всех звезд и планет, которые мы видим сегодня. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, предполагает, что эти древние прародители создали нечто большее, чем просто природные элементы.
За исключением водорода, гелия и нескольких следов других легких элементов, все атомы, которые мы видим вокруг себя, были созданы в результате астрофизических процессов, таких как вспышки сверхновых, столкновения нейтронных звезд и высокоэнергетических частиц. Вместе они создали более тяжелые элементы вплоть до урана-238, который является самым тяжелым элементом, встречающимся в природе. Уран образуется при столкновениях сверхновых и нейтронных звезд в результате так называемого r-процесса, когда нейтроны быстро захватываются атомными ядрами, превращаясь в более тяжелый элемент. Это новое исследование предполагает, что r-процесс в самых первых звездах мог привести к образованию гораздо более тяжелых элементов с атомными массами более 260.
Команда изучила 42 звезды в Млечном Пути, элементный состав которых хорошо изучен. Вместо того, чтобы просто искать присутствие более тяжелых элементов, ученые изучили относительное содержание элементов во всех звездах. Они обнаружили, что содержание некоторых элементов, таких как серебро и родий, не согласуется с прогнозируемым содержанием, полученным в результате известного r-процесса нуклеосинтеза. Данные свидетельствуют о том, что эти элементы являются остатками распада гораздо более тяжелых ядер с более чем 260 атомными единицами массы.
В дополнение к r-процессу быстрого захвата нейтронов, существуют два других способа создания тяжелых атомных ядер: p-процесс, при котором богатые нейтронами ядра захватывают протоны, и s-процесс, при котором затравочное ядро может захватывать нейтрон. Но ни то, ни другое не может привести к быстрому увеличению массы, необходимой для элементов, выходящих за пределы урана. И только в сверхмассивных звездах первого поколения r-процесс мог привести к образованию таких элементов.
Таким образом, исследование предполагает, что r-процесс мог создавать элементы, значительно превосходящие уран, и, вероятно, делал это в первых звездах Вселенной.