ბოლო დრომდე მიიჩნეოდა, რომ მძიმე ელემენტთა (თუთიაზე უფრო მძიმე) წარმოქმნის ერთადერთი გზა ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შერწყმა იყო. ამ დროს, ერთმანეთს ეჯახება ბინარულ (ორმაგ სისტემაში) ერთმანეთის გარშემო მოძრავი ორი მასიური ვარსკვლავის ნარჩენი.
თუმცა, ვიცით ისიც, რომ მძიმე ელემენტები პირველად დიდი აფეთქებიდან არც ისე დიდი ხნის შემდეგ წარმოიქმნა, როდესაც სამყარო ნამდვილად ძალიან ახალგაზრდა იყო. მაშინ ჯერ იმდენი დრო არ იყო გასული, რომ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შერწყმები მომხდარიყო. შესაბამისად, ირმის ნახტომში ადრეულ მძიმე ელემენტთა არსებობის ასახსნელად საჭირო იყო კიდევ ერთი წყარო.
ირმის ნახტომის ჰალოში, ანუ მის გარშემო შემოკრულ უხეშად სფერულ რეგიონში უძველეს ვარსკვლავ SMSS J2003-1142-ის აღმოჩენა პირველ მტკიცებულებას გვაძლევს მძიმე ელემენტების, მათ შორის ურანისა და ოქროს ამ სხვა წყაროს შესახებ.
ავსტრალიის ეროვნული უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა ასტროფიზიკოს დევიდ იონგის ხელმძღვანელობით, საკუთარ კვლევაში აჩვენა, რომ ვარსკვლავ SMSS J2003-1142-ში დაფიქსირებული მძიმე ელემენტები სავარაუდოდ არა ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შერწყმის, არამედ 25 მზის მასის, სწრაფად მბრუნავი, ძლიერი მაგნიტური ველის მქონე ვარსკვლავის კოლაფსისა და აფეთქების შედეგად უნდა წარმოქმნილიყო.
ამ აფეთქების მოვლენას მათ „მაგნეტოროტაციული ჰიპერნოვა“ უწოდეს.
ბოლო წლებში დამტკიცდა, რომ ჩვენს გალაქტიკაში მძიმე ელემენტების ერთ-ერთი წყარო მართლაც ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებებია. ამ დროს, ბინარულ სისტემაში არსებული, ერთმანეთის გარშემო მოძრავი ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი ერთმანეთს ეჯახება და ხდება ძლიერ ენერგიული მოვლენა, სახელად კილონოვა. სწორედ ამ პროცესის შედეგად წარმოიქმნება მძიმე ელემენტები.
თუმცა, ჩვენი გალაქტიკის ქიმიური ევოლუციის შესახებ ამჟამად არსებული მოდელები მიუთითებს, რომ მხოლოდ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებები ვერ წარმოქმნიდა ელემენტთა ისეთ სპეციფიკურ ნიმუშებს, რომლებსაც მრავალ ძველ ვარსკვლავში ვხედავთ, მათ შორის SMSS J2003-1142-შიც.
SMSS J2003-1142-ს პირველად 2016 წელს ავსტრალიიდან დააკვირდნენ, შემდეგ კი 2019 წელს, ჩილედან, ევროპის სამხრეთული ობსერვატორიის ერთ-ერთი ტელესკოპით.
ამ დაკვირვებათა საფუძველზე, იონგის ჯგუფმა ვარსკვლავის ქიმიური შემადგენლობა შეისწავლა. მათმა ანალიზმა გამოააშკარავა, რომ ამ ვარსკვლავში რკინის შემცველობა 3000-ჯერ უფრო დაბალია, ვიდრე ჩვენს მზეში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, SMSS J2003-1142 ქიმიურად პრიმიტიული ვარსკვლავია.
მკვლევართა ჯგუფის განცხადებით, მათ მიერ შემჩნეული ელემენტები სავარაუდოდ მხოლოდ ერთი მშობელი ვარსკვლავის მიერ არის წარმოქმნილი, დიდი აფეთქებიდან მალევე.
SMSS J2003-1142-ის ქიმიური შემადგენლობის საფუძველზე შესაძლებელია მისი მშობელი ვარსკვლავის ბუნებისა და მახასიათებლების დადგენა. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მასში განსაკუთრებით დიდი ოდენობით აზოტის, თუთიისა და სხვა მძიმე ელემენტების, მაგალითად, ევროპიუმისა და ურანის არსებობა.
SMSS J2003-1142-ში აზოტის მაღალი შემცველობა მიუთითებს, რომ მისი მშობელი ვარსკვლავი სწრაფად ბრუნავდა, თუთიის მაღალი დონე კი გვეუბნება, რომ მისი აფეთქების შედეგად გამოყოფილი ენერგია „ჩვეულებრივ“ სუპერნოვას აფეთქებაზე ათჯერ მეტი იყო — ანუ, ის ჰიპერნოვა უნდა ყოფილიყო. ამას გარდა, დიდი ოდენობით ურანი მოითხოვს ბევრი ნეიტრონის არსებობას.
„ის მძიმე ელემენტები, რომლებსაც დღეს SMSS J2003-1142-ში ვხედავთ, არის იმის მტკიცებულება, რომ ეს ვარსკვლავი წარმოიქმნა ადრეული მაგნეტოროტაციული ჰიპერნოვას აფეთქებისას „გამოჭედილი“ მატერიით“, — ამბობს დევიდ იონგი.
მათი კვლევა პირველია, რომელიც იმის მტკიცებულებას გვთავაზობს, რომ მაგნეტოროტაციული ჰიპერნოვები ჩვენს გალაქტიკაში მძიმე ელემენტების წყაროა (რა თქმა უნდა, ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებებთან ერთად).
საინტერესოა, საიდან დაასკვნეს მეცნიერებმა, რომ ვარსკვლავ SMSS J2003-1142-ში დაფიქსირებული კონკრეტული ელემენტები ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახების შედეგად არ არის წარმოქმნილი? არსებობს ამის რამდენიმე მიზეზი.
მკვლევართა ჯგუფის ჰიპოთეზის მიხედვით, SMSS J2003-1142-ში დაფიქსირებული ყველა ელემენტი ერთი მშობელი ვარსკვლავის მიერ უნდა იყოს წარმოქმნილი. მეორე მხრივ, გაცილებით, გაცილებით მეტი დრო იყო საჭირო ამ ელემენტების მხოლოდ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებით წარმოსაქმნელად. გალაქტიკის ფორმაციის ასეთ ადრეულ ეტაპზე, მასში ნეიტრონული ვარსკვლავები საერთოდ არ უნდა ყოფილიყო.
გარდა ამისა, ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შერწყმა მხოლოდ გარკვეულ მძიმე ელემენტებს წარმოქმნის და შესაბამისად, დამატებითი წყარო, მაგალითად, ჩვეულებრივი სუპერნოვა უნდა ყოფილიყო საჭირო SMSS J2003-1142-ში დაფიქსირებულ სხვა მძიმე ელემენტთა (მაგალითად, კალციუმის) წარმომავლობის ასახსნელად. მიუხედავად იმისა, რომ ეს სცენარიც შესაძლებელია, უფრო რთულია და შესაბამისად, ნაკლებად სავარაუდოც.
მაგნეტოროტაციული ჰიპერნოვას მოდელი არა მხოლოდ საუკეთესოდ ემთხვევა მონაცემებს, არამედ ასევე ხსნის SMSS J2003-1142-ის შემადგენლობას მხოლოდ ერთი მოვლენის გზით. ირმის ნახტომის ყველა მძიმე ელემენტის წყარო ნეიტრონულ ვარსკვლავთა შეჯახებების გარდა, მაგნეტოროტაციული ჰიპერნოვებიც უნდა იყოს.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია The Conversation-ის მიხედვით.
