Солнечная система унаследовала тяжелые элементы от нейтронных звезд

Большое количество тяжелых элементов, вроде золота и урана, распространенных на планетах Солнечной системы, досталось нам в результате астрономической случайности. Примерно за 80 миллионов лет до формирования нашего светила, относительно близко от места его рождения слились две нейтронные звезды. Это привело к появлению черной дыры и разлету во все стороны от места столкновения значительного количества вещества.

Во всяком случае, так полагают ученые, проведшие математическое моделирование этого процесса и опубликовавшие его результаты в Nature.

Преимущественным способом образования тяжелых элементов во Вселенной является так называемый r-процесс (r – rapid, быстрый), в ходе которого ядра легких элементов быстро захватывают нейтроны. Ядро при этом становится все более тяжелым и менее стабильным. В итоге оно переживает β⁻-распад — один из нейтронов распадается, превращаясь в протон и испуская электрон и антинейтрино. Если нейтронов вокруг все так же много, то их захват ядром уже другого вещества продолжается до следующего распада и т. д. — пока захватывать станет нечего. Вещество разлетелось, его плотность недостаточна для дальнейших эффектов.

Эта картина характерна для катастрофических событий, вроде взрывов сверхновых или столкновений нейтронных звезд. Результатом процесса становится образование большого количества короткоживущих радиоактивных изотопов (период их полураспада менее ста миллионов лет), в том числе актиноидов кюрия-247 и плутония-244, а также иода-129.

Ученые смоделировали эти процессы во Млечном Пути, учитывая распределение масс в галактике и последующее перераспределение распыленной материи внутри нее. Выяснилось, что наилучшее сходство с наблюдаемой реальностью обеспечивает вариант, при котором незадолго до формирования Солнца в относительной близости от него слились две нейтронные звезды. Большая часть их масс скрылась за горизонтом событий, но часть успела рассеяться в космосе. Катастрофа привела к возникновению большого количества кюрия и плутония, которые распались с образованием 0,3 процента массы Солнечной системы (примерно 10²¹ килограмм вещества). Произошло это в 300 парсеках (1 парсек = 3.26 св. года) от будущего места появления Солнечной системы, до которого оставалось еще 80 миллионов лет.