Астрономы, изучающие остатки взрыва сверхновой Cassiopeia A, сообщили о важном наблюдении: в выброшенном звёздном веществе обнаружены явные следы хлора и калия. Эти элементы ранее редко удавалось фиксировать в рентгеновских данных, а их количество оказалось выше теоретически предсказанного. Работа основана на результатах спектроскопии, выполненной на японском космическом аппарате XRISM.
Хлор и калий — редкие “odd-Z” элементы
Хлор (Cl) и калий (K) относятся к элементам с нечётным атомным номером. Согласно традиционным моделям звёздной нуклеосинтезы, такие элементы образуются в меньших объёмах по сравнению с элементами с чётным числом протонов. Из-за этого долгие годы оставался открытым вопрос: достаточно ли взрывы массивных звёзд производят хлора и калия, чтобы объяснить наблюдаемое их распространение в Галактике?
Недавние измерения впервые дали прямое подтверждение тому, что сверхновые действительно способны синтезировать эти элементы в значимых количествах.
Наблюдения XRISM раскрыли скрытые линии излучения
Для исследования Cassiopeia A была использована чувствительная рентгеновская аппаратура миссии XRISM. Спектрометр Resolve, установленный на борту, способен фиксировать тончайшие особенности рентгеновского спектра.
С его помощью были получены:
- чёткие линии излучения, соответствующие хлору;
- спектральные особенности, однозначно указывающие на присутствие калия.
Эти сигналы ранее не удавалось регистрировать столь однозначно — ни в Cas A, ни в других остатках сверхновых.
Количество элементов оказалось выше прогнозов
Сравнение данных с расчётами моделей показало, что обеих обнаруженных субстанций — хлора и калия — в выбросах оказалось больше, чем предсказывает классическая теория.
По словам авторов исследования:
- стандартные модели недооценивают производство элементов с нечётным числом протонов;
- фактические данные указывают на необходимость корректировки представлений о финальных стадиях жизни массивных звёзд.
Что может объяснить усиленный синтез
Учёные предполагают, что повышенное содержание таких элементов может быть связано с нетипичной внутренней структурой предсверхновой звезды. Среди возможных причин:
- интенсивное перемешивание вещества в глубоких слоях звезды;
- влияние вращения;
- взаимодействие с компаньоном в двойной системе;
- сложные процессы горения и слияние слоёв в предфинальной фазе.
Эти факторы могли создать условия, при которых производство хлора и калия оказалось более эффективным.
Значение для понимания химической эволюции
Открытие важно по ряду причин:
- улучшает понимание процессов, из которых формируется химический состав Галактики;
- подтверждает, что взрывы сверхновых вносят весомый вклад в создание элементов, необходимых для формирования планетных систем;
- даёт возможность точнее сопоставлять наблюдения и теоретические модели нуклеосинтеза.
Хлор и калий участвуют в химических реакциях, важных для существования воды, минералов и разнообразных соединений, встречающихся на планетах. Поэтому их происхождение напрямую связано с вопросами планетного и геохимического разнообразия.
Почему использовали Cas A
Остаток сверхновой Cassiopeia A — один из самых изученных объектов в рентгеновском диапазоне. Приблизительный возраст выбросов составляет около 350 лет, а расстояние до объекта — примерно 11 тысяч световых лет. Материя ещё достаточно горячая для излучения в рентгеновском диапазоне, что делает Cas A идеальным «полигоном» для исследования состава выброшенных слоёв звезды.
Что планируется дальше
Исследователи отмечают, что одного объекта недостаточно для общей статистики. Поэтому следующими этапами станут:
- наблюдения других остатков сверхновых с аналогичной спектроскопией;
- сравнение полученных данных между различными объектами;
- уточнение и обновление теоретических моделей нуклеосинтеза.
Если повышенное содержание хлора и калия подтвердится и в других остатках, это станет основанием для пересмотра ключевых разделов астрофизики, связанных с эволюцией массивных звёзд.
Заключение
Обнаружение хлора и калия в остатке сверхновой Cassiopeia A в количествах, превышающих старые прогнозы, стало важным шагом в изучении происхождения химических элементов. Благодаря высокой чувствительности инструментов XRISM астрономам удалось впервые получить прямые данные о содержании таких элементов в выбросах сверхновой.
Это открытие помогает уточнить наше представление о том, как массивные звёзды формируют химическое «наследие», из которого затем образуются новые звёзды, планеты и сложные соединения.
Источники:
Статья создана по материалам https://phys.org/news/2025-12-chlorine-potassium-supernova-remnant-unexpectedly.html
