Устойчивые радиоактивные изотопы, обнаруженные в морских отложениях, считаются индикаторами вспышек сверхновых, произошедших на небольшом — по астрономическим меркам — расстоянии от Земли.
Однако, согласно новому, еще не рецензированному исследованию, представленному в The Astrophysical Journal Letters, в одном случае, возможно, было задействовано нечто более экзотическое.
Экзотическое событие
В течение своей жизни звезды преобразуют водород в гелий, который в конечном итоге превращается в другие легкие элементы, такие как кислород и углерод. Однако формирование более тяжелых элементов требует смерти звезды. Сверхновые являются наиболее распространенным источником тяжелых элементов: звездные взрывы распространяют эти элементы по обширным областям космического пространства, которые впоследствии включаются в формирующиеся планеты. Однако теперь мы начинаем понимать, что многие тяжелые элементы образуются в больших количествах только в условиях еще более редких явлений, в частности, при слиянии нейтронных звезд, известном как килоновая.
Одним из элементов, образующихся во взрывающихся звездах, является железо (Fe). Обычные изотопы железа 54Fe, 56Fe, 57Fe или 58Fe не радиоактивны, что не дает нам представления о времени их формирования. Ядро Земли состоит преимущественно из железа, которое, вероятно, появилось в ходе сверхновых, вспыхнувших задолго до появления планеты. Однако железо-60 подвергается медленному радиоактивному распаду с периодом полураспада 2,62 миллиона лет. Следовательно, когда геологи обнаруживают следы 60Fe в отложениях, они связывают эту находку со сверхновыми, вспыхнувшими достаточно близко, что некоторый материл осел на Земле.
Однако обнаружение плутония-244 объяснить труднее. Плутоний — это актинид, который, как отмечается в препринте, «предположительно синтезируется в ходе редких событий, таких как особые классы сверхновых или слияния двойных звезд с участием хотя бы одной нейтронной звезды».
Аспирант Трентского университета Леонардо Кьеза и его коллеги пытаются выяснить, какое событие могло бы объяснить присутствие плутония-244 и железа-60 в отложениях возрастом 3-4 миллиона лет.
Другие исследователи, изучив те же данные, пришли к выводу, что в одно и то же время должно было произойти несколько событий, продукты которых настолько перемешались, что мы не можем отделить одно событие от другого. Однако команда Кьеза считает, что предыдущий анализ не смоделировал должным образом возможность столкновения нужного масштаба с образованием одной массивной нейтронной звезды, недостаточно массивной для коллапса в черную дыру.
В этом случае, говорят они, образующиеся металлы будут распространяться за счет двух процессов: динамических и спирально-волновых ветровых выбросов. Они будут распределять радиоактивные элементы по-разному, позволяя отделить одно событие от другого.
Вспышка килоновой
Авторы исследования приходят к выводу, что примерно 3,5-4,5 миллиона лет назад на расстоянии 350-660 световых лет от Земли произошло слияние двух нейтронных звезд. Плутоний образовался в результате бомбардировки нейтронами динамических выбросов, а железо является продуктом спирально-волнового ветра. Чтобы уточнить свою модель, они изучили содержание восьми других изотопов тяжелых элементов с периодом полураспада от 1,9 до 33,8 миллиона лет.
Команда Кьеза полагает, что многие слияния нейтронных звезд не только не требуют маловероятного стечения обстоятельств, но и приводят к появлению таких изотопов (плутония-244 и железа-60), возможно, более чем в 50% случаев. К сожалению, мы наблюдали так мало килоновых, что подтвердить или опровергнуть эту информацию пока не можем. Но, возможно, если мы сможем принять возможность вспышки килоновой так близко к Земле, то появление килоновой с такими специфическими характеристиками не будет казаться чем-то запредельно маловероятным.
Модель, предложенная командой Кьеза, также требует, чтобы Земля находилась в правильном положении по отношению к килоновой, а материя, которая достигла нас, должна была прийти с широт между 30 и 50 градусов, что указывает на то, что образовавшийся поток едва коснулся нас. Это явно несколько ограничивает шансы реализации такого события, но все же это кажется более правдоподобным, чем два отдельных звездных взрыва, близких друг к другу по расстоянию и времени, причем один из них должен был являться чем-то более экстравагантным, чем обычная сверхновая.
Примечательно, что если бы событие произошло ближе, то последствия могли бы быть катастрофическими. Килоновая на расстоянии около 36 световых лет от Земли способна привести к массовому вымиранию.
