4K
Наблюдения за двумя остатками сверхновых с помощью космического телескопа NASA «Spitzer» впервые показали, что один из самых распространенных минералов на Земле – кремнезем – образуется в огромном количестве при взрыве массивных звезд. Выводы ученых представлены в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Мы все, буквально, сделаны из звездной пыли. Многие химические вещества, сформировавшие нашу планету, были непосредственно образованы звездами», – рассказывает Чонхи Ро, ведущий автор исследования из Института SETI в Маунтин-Вью (США).
Посмотрите прямо сейчас по сторонам. Есть большая вероятность того, что в какой-то форме вы увидите диоксид кремния (SiO2) – основной компонент многих типов горных пород на Земле, используемый в производстве от бетона, дорог и зданий до стекла и электроники. В целом, кремнезем составляет около 60 процентов земной коры. Его широкое присутствие на нашей планете не удивительно, кремнеземная пыль обнаружена по всей Вселенной.
Одним из известных источников космической пыли являются красные гиганты – звезды солнечной массы, которые исчерпали свое водородное топливо и «разрослись» до размеров, во много раз превышающих их первоначальное состояние. Но кремнезем не является основным компонентом звездной пыли этих гигантов, и наблюдения за ними не дали окончательного ответа на вопрос, могут ли они быть основным производителем элемента, наблюдаемого повсюду.
Химические отпечатки пальцев
В новом исследовании астрономы сообщают об обнаружении диоксида кремния в двух остатках сверхновых, называемых Cassiopeia A и G54.1 + 0.3. Их прародительницы были намного массивнее нашего Солнца, и при взрыве атомы, из которых они состояли, объединялись, создавая «тяжелые» элементы, такие как сера, кальций и кремний.
Чтобы идентифицировать кремнезем, команда использовала архивные данные наблюдений «Spitzer» и метод, называемый спектроскопией, показывающий отдельные длины волн, составляющие свет от объекта. Вы можете наблюдать этот эффект, «пропустив» солнечный свет сквозь стеклянную призму: полученная радуга – это отдельные длины волн, которые в обычной среде смешиваются и невидны невооруженным глазом.
Химические элементы и молекулы излучают очень специфические длины волн света, то есть имеют четкий спектральный «отпечаток пальца», который могут идентифицировать высокоточные спектрографы. Чтобы соотнести излучение с конкретной молекулой, исследователи зачастую прибегают к компьютерным моделям, воссоздавая их свойства и прогнозируя спектр.
Но физические факторы могут тонко влиять на длины волн, которые излучают молекулы. Так было и с Cassiopeia A. Хотя данные показали спектр, близкий к тому, что можно было бы ожидать от диоксида кремния, исследователи долгое время не могли сопоставить его с каким-либо конкретным элементом или молекулой.
«Оказалось, что проблема была в модели, которая опиралась на условие, что форма зерен кремнезема идеально сферическая. Проведя симуляцию с частицами из оксида кремния, напоминающими мяч из американского футбола, результат четко воспроизвел ту же самую спектральную подпись, которая была в данных», – пояснил Чонхи Ро.
Исследователи считают, что количество кремнезема, произведенное сверхновыми на протяжении всей истории Вселенной, достаточно значительное и вносит ощутимый вклад в пыль, которая в конечном итоге собирается вместе, чтобы сформировать планеты, в том числе и нашу.