Ученые объяснили избыток стронция в древних звездах Млечного Пути
Астрономы нашли объяснение тому, почему в древних звёздах наблюдается больше стронция, чем предсказывали расчёты. Исследование, проведенное под руководством аспиранта Университета штата Мичиган Кейли М. Харрис, включало сложный эксперимент с радиоактивными изотопами. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications Physics. Данную информацию сообщает портал MiraNews.
Стронций формируется внутри звёзд, аналогично тому, как кальций содержится в человеческих костях или золото в смартфонах. Этот элемент используется, в частности, для создания ярко-красного цвета фейерверков и в светящейся в темноте краске. Тем не менее, его количество в некоторых старых звёздах долгое время не удавалось согласовать с существующими моделями.
Речь идет о звёздах, обогащённых углеродом и бедных металлами, которые возникли вскоре после рождения Вселенной. Ранее считалось, что элементы тяжелее гелия формируются в основном двумя способами: медленным захватом нейтронов в умирающих звёздах и быстрым захватом во время взрывов сверхновых. Позже был предложен промежуточный процесс захвата нейтронов для объяснения необычных соотношений элементов в таких звёздах, однако он не решал проблему с количеством стронция.
Исследователи связали расхождение с криптоном-88 — радиоактивным изотопом с периодом полураспада 2,8 часа. Он может захватить нейтрон и превратиться в криптон-89, который со временем образует иттрий-89, либо распасться с испусканием бета-частицы до рубидия-88, который быстро переходит в стронций-88. Ранее учёные не знали точной эффективности захвата нейтронов криптоном-88 и использовали приблизительные значения в моделях.
Получить нужное значение напрямую было сложно из-за короткого времени жизни изотопа. Поэтому в Национальной лаборатории Аргонна применили установку Californium Rare Isotope Breeder Upgrade и облучали нейтронами не криптон-88, а бром-89, период полураспада которого составляет 4,357 секунды. После распада брома образуется криптон-89, изучение которого позволяет оценить свойства близкого изотопа криптона-88.
Образец исследовали с помощью специализированного детектора Summing NaI, или SuN, который регистрировал гамма-излучение при охлаждении ядра криптона-89. На основе ядерной плотности уровней и функции силы гамма-излучения учёные математически восстановили скорость захвата нейтронов криптоном-88. После внесения экспериментального значения в модели состав звёзд CEMP стал почти полностью совпадать с наблюдениями: содержание стронция заметно увеличилось, а его соотношение с иттрием также оказалось близким к реальным данным.
