Вперше в космосі виявлений елемент важче заліза - стронцій, що утворився в результаті злиття двох нейтронних зірок.
Починаючи з 1950-х років, астрофізики вивчають у космосі процеси, які призводять до утворення в космосі важких хімічних елементів. В даний час відомо, що вони відбуваються в основному в надрах звичайних зірок, у вибухах наднових або у зовнішніх оболонках старих зірок. Але для утворення елементів важче заліза, таких, як стронцій, потрібні ще більш гарячі середовища з великою кількістю вільних нейтронів. Саме там має відбуватися останній досі не відкритий процес: так зване захоплення швидких нейтронів, при якому і утворюються найважчі елементи періодичної таблиці.
Під час цього процесу атомні ядра захоплюють нейтрони досить швидко, щоб при цьому могли утворюватися дуже важкі елементи. Захоплення швидких нейтронів у природних умовах відбувається тільки в екстремальних умовах дуже високих температур, де атоми бомбардуються великою кількістю нейтронів. Астрономи підозрювали, що такі умови повинні реалізовуватися при зіткненнях нейтронних зірок, а, значить, ознаки існування цих елементів можуть бути зареєстровані у вибухах кілонових, які слідують за такими злиттями. Термін «кілонова» був запропонований Брайаном Мецгером в 2010 році і покликаний показати, що випромінювана енергія в цих спалахах може перевершувати в 1000 разів енергію, випромінювану новими зірками.
Саме це і зробила група європейських дослідників, досліджуючи дані, отримані за допомогою спектрографа «X-shooter» Європейської південної обсерваторії (ESO) на Дуже Великому Телескопі (VLT). Вони виявили стронцій, що утворився в результаті спалаху кілонової після злиття двох нейтронних зірок. Таким чином, астрономи знайшли «відсутню ланку» в питанні формування хімічних елементів і довели, що зіткнення нейтронних зірок дійсно призводить до утворення елементів важче заліза у Всесвіті. Стаття про це відкриття буде опублікована в журналі Nature.
Подія GW170817 була п'ятим випадком реєстрації гравітаційних хвиль на гравітаційно-хвильовій обсерваторії LIGO (США). Його інтерпретували як сигнал, що виник в результаті злиття двох нейтронних зірок масами від 1,1 до 1,6 мас Сонця. Сталося це 17 серпня 2017 року. Унікальність цієї події в тому, що цього разу вдалося виявити місце, де сталася катастрофа. Дані обсерваторії Virgo (Італія) і гамма-телескопа Фермі дозволили сильно звузити область неба, звідки прийшов сигнал. З цими координатами кілька годин потому обсерваторії по всьому світу почали пошук джерела випромінювання в своїх діапазонах довжин хвиль. Незабаром точку, що світиться, нагадує нову зірку, першими виявили оптичні телескопи в галактиці NGC 4993. У підсумку її спостерігали понад 70 обсерваторій на землі і в космосі.
Серед них були і телескопи ESO, які провели моніторинг спалаху кілонової в широкому діапазоні довжин хвиль. Зокрема, на спектрографі «X-shooter» на VLT були отримані спектри її випромінювання від ультрафіолетової до ближньої інфрачервоної області. Вже початковий аналіз цих спектрів дозволив астрономам припустити присутність в них ліній важких елементів, але з ототожненням конкретних елементів виникли складнощі.
Ідея про те, що в спектрах видно лінії стронцію, з'явилася досить швидко, відразу після події, але переконливо довести, що це саме так, виявилося дуже важко. Складнощі були пов'язані з неповними знаннями спектральних ознак важких елементів періодичної таблиці, особливо в умовах кілонової. Тільки зараз вчені починають по-справжньому розуміти явища злиття нейтронних зірок і спалахів кілонових. Тим не менш, повторний аналіз спектрів все ж дозволив вирішити це завдання.
Це відкриття одночасно підтверджує, що нейтронні зірки дійсно складаються з нейтронів, а захоплення швидких нейтронів, процес, який був предметом бурхливих дискусій, дійсно відбувається при їх злиттях.
За матеріалами прес-релізу ESO