Золото в обручальном кольце могло появиться во время катастрофы, случившейся задолго до рождения Солнца. Для этого двум звёздам пришлось превратиться в сверхплотные шары, миллионы лет кружить друг вокруг друга, а затем столкнуться. Но золото — лишь часть того, что рождается в таком космическом ударе.
2. Две звезды размером с город
Нейтронная звезда остаётся после гибели массивной обычной звезды. В шаре диаметром примерно два десятка километров может быть заключена масса, сравнимая с массой Солнца. Если две такие звезды образуют пару, они постепенно теряют энергию, испуская гравитационные волны, и их орбита сжимается.
Перед финалом объекты обращаются друг вокруг друга всё быстрее. Последние секунды — это уже не неторопливый космический вальс, а чудовищно быстрый водоворот. Столкновение деформирует сами звёзды, выбрасывает наружу часть вещества и порождает сильный сигнал в ткани пространства-времени.
Результат зависит от общей массы и свойств сверхплотного вещества. Может ненадолго возникнуть ещё более тяжёлая нейтронная звезда, а затем образоваться чёрная дыра. Возможен и почти немедленный коллапс в чёрную дыру.
3. Килоновая — короткая вспышка с тяжёлым содержанием
Выброшенное вещество чрезвычайно богато нейтронами. В нём запускается быстрый захват нейтронов, или r-процесс: атомные ядра один за другим присоединяют нейтроны быстрее, чем успевают распадаться. После цепочки превращений появляются многие элементы тяжелее железа, включая золото, платину и лантаноиды.
Радиоактивный распад только что созданных ядер нагревает облако. Оно светится несколько дней и недель — это явление называют килоновой. Сначала может преобладать голубой свет, а позднее облако краснеет и становится ярче в инфракрасном диапазоне.
4. Что говорит наука
17 августа 2017 года детекторы LIGO и Virgo зарегистрировали сигнал GW170817. Примерно через 1,7 секунды космические гамма-телескопы заметили короткий гамма-всплеск, а затем обсерватории нашли новый источник в галактике NGC 4993.
Подтверждено наблюдениями: источник соответствовал слиянию двух нейтронных звёзд, после которого возникли гамма-всплеск и килоновая. Изменение спектра и яркости хорошо согласовалось с образованием богатого нейтронами вещества.
Наиболее вероятное объяснение свечения — радиоактивный распад ядер, созданных r-процессом. Это сильное доказательство того, что слияния нейтронных звёзд производят тяжёлые элементы. Однако утверждать, что всё золото Вселенной родилось только так, нельзя: определённый вклад могут вносить и редкие взрывы массивных звёзд.
Окончательная судьба объекта GW170817 тоже остаётся предметом исследований. Вероятно, после слияния возникла массивная нейтронная звезда, быстро превратившаяся в чёрную дыру, но прямого наблюдения этого превращения нет.
5. От катастрофы до кольца
Созданные атомы разлетаются по галактике, смешиваются с межзвёздным газом и входят в состав новых звёзд и планет. Так вещество древних килоновых могло попасть в облако, из которого около 4,6 миллиарда лет назад сформировалась Солнечная система.
Итак, при столкновении нейтронных звёзд рождаются гравитационные волны, гамма-всплеск, килоновая, тяжёлые элементы и, вероятно, чёрная дыра. Золото в наших руках — древняя смесь атомов из многих поколений космических катастроф.
Поделитесь в комментариях: изменилось ли ваше ощущение обычного золотого кольца?
