ყველა სხვა ვარსკვლავის მსგავსად, ჩვენი მზე იკვებება წყალბადის სინთეზით უფრო მძიმე ელემენტებად. ბირთვული სინთეზი მას არა მხოლოდ აკაშკაშებს, არამედ იმ სხვა ქიმიურ ელემენტთა ძირითადი წყაროც არის, რომლებიც ჩვენ გარშემოა.
ვარსკვლავური სინთეზის შესახებ ჩვენს ხელთ არსებული ინფორმაციის უდიდესი ნაწილი ატომის ბირთვის თეორიული მოდელების საფუძველზე ვიცით, მაგრამ ჩვენი უახლოესი ვარსკვლავის შემთხვევაში, გვაქვს სხვა წყაროც — მზის ბირთვში წარმოქმნილი ნეიტრინოები.
ატომის ბირთვის სინთეზის დროს წარმოიქმნება არა მხოლოდ მაღალენერგიული გამა-გამოსხივება, არამედ ნეიტრინოებიც. მიუხედავად იმისა, რომ გამა-სხივები მზის წიაღს ათასობით წლის განმავლობაში ათბობს, ნეიტრინოები მისგან თითქმის სინათლის სიჩქარით გარბიან.
მზის ნეიტრინოები პირველად 1960-იან წლებში დააფიქსირეს, მაგრამ მათი შესწავლა საკმაოდ ძნელი აღმოჩნდა; დადგინდა მხოლოდ ის, რომ ისინი მზისგან იყო გამოსხივებული. ამით დამტკიცდა ის, რომ მზეში ბირთვული სინთეზი მიმდინარეობს, მაგრამ არაფერს ამბობდა თავად სინთეზის ტიპზე.
თეორიის თანახმად, მზეში მიმდინარე სინთეზის დომინანტი ფორმა უნდა იყოს პროტონთა სინთეზი, რაც წყალბადისგან ჰელიუმს აწარმოებს. ეს პროცესი pp-ჯაჭვის (პროტონ-პროტონული ციკლური რეაქცია) სახელით არის ცნობილი და ვარსკვლავებისთვის უადვილესი რეაქციაა.
დიდ ვარსკვლავებში, რომლებსაც უფრო ცხელი და მკვრივი ბირთვი აქვთ, ენერგიის დომინანტი წყაროა უფრო მძლავრი რეაქცია, რომელსაც CNO-ციკლს (ნახშირბადი-აზოტი-ჟანგბადი) უწოდებენ. ეს რეაქცია ჰელიუმის წარმოსაქმნელად წყალბადს იყენებს რეაქციათა ციკლში ნახშირბადთან, აზოტთან და ჟანგბადთან.
სწორედ CNO-ციკლია ნაწილობრივად იმის მიზეზი, რომ ეს სამი ელემენტი სამყაროს ყველაზე უხვ ელემენტებს შორის არის (წყალბადისა და ჰელიუმის შემდეგ).
გასულ ათწლეულში ნეიტრინოების დეტექტორთა ეფექტიანობა გაცილებით გაიზარდა. თანამედროვე დეტექტორებს შეუძლია დააფიქსიროს არა მხოლოდ ნეიტრინოების ენერგია, არამედ მათი იერიც.
ახლა უკვე ცნობილია, რომ ადრეულ ექსპერიმენტებში დაფიქსირებული მზის ნეიტრინოები მომდინარეობს არა მხოლოდ ზოგადი pp-ჯაჭვის ნეიტრინოებიდან, არამედ ისეთი მეორეული რეაქციებიდანაც, როგორიც არის ბორის დაშლა, რაც ადვილად დასაფიქსირებელ მაღალენერგიულ ნეიტრინოებს წარმოქმნის.
2014 წელს მკვლევართა ჯგუფმა დააფიქსირა დაბალენერგიული ნეიტრინოები, რომლებიც პირდაპირ pp-ჯაჭვის მიერ იყო წარმოქმნილი. მათმა დაკვირვებებმა დაადასტურა, რომ მზის ენერგიის 99 პროცენტი გამომუშავებულია პროტონ-პროტონული სინთეზის მიერ.
მიუხედავად იმისა, მზის სინთეზში pp-ჯაჭვი დომინირებს, ჩვენი დედავარსკვლავი საკმაოდ დიდია და მასში დაბალი დონით უნდა ხდებოდეს CNO-ციკლიც. სწორედ მასზე უნდა მოდიოდეს მზის მიერ გამომუშავებული ენერგიის ერთი პროცენტი.
გამომდინარე იქიდან, რომ CNO ნეიტრინოები იშვიათია, რთულია მათი დაფიქსირებაც. თუმცა, ცოტა ხნის წინ მკვლევართა ჯგუფმა ეს წარმატებით შეძლო.
ერთ-ერთი უდიდესი გამოწვევა, რაც ნეიტრინოების დაფიქსირება ახლავს თან, არის ის, რომ მათი სიგნალი დედამიწისეული წარმოშობის ნეიტრინოების ხმაურში იკარგება. ჩვენს პლანეტაზე ბირთვული სინთეზი ბუნებრივად არ მიმდინარეობს, მაგრამ ქანებში დაბალი დონით მიმდინარე რადიოაქტიურმა დაშლამ ნეიტრინოების დეტექტორებში შეიძლება გამოიწვიოს მოვლენები, რომლებიც ძალიან ჰგავს CNO ნეიტრინოების დაფიქსირებას.
შესაბამისად, მკვლევართა ჯგუფმა შექმნა დახვეწილ ანალიზთა პროცესი, რომელიც ნეიტრინოების სიგნალებს ცრუ დადებითისგან ფილტრავს. მათი კვლევა ადასტურებს, რომ CNO სინთეზი ჩვენს მზეში პროგნოზირებული დონით მიმდინარეობს.
CNO ციკლი ჩვენს მზეში მინიმალურ როლს თამაშობს, მაგრამ სინთეზის ეს ტიპი ცენტრალურია უფრო მასიურ ვარსკვლავთა სიცოცხლისა და ევოლუციისთვის.
ეს კვლევა დიდად დაგვეხმარება დიდ ვარსკვლავთა ციკლის შესწავლაში და შესაძლოა, უკეთესი ცნობები მოგვცეს იმ მძიმე ელემენტთა წარმომავლობის შესახებაც, რომელთა წყალობითაც დედამიწაზე სიცოცხლე აღმოცენდა.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია Universe Today-ს მიხედვით.
