Первые светила Вселенной, так называемые звезды третьей популяции, были совершенно не похожи на Солнце и другие современные светила. Это было связано с тем, что их недра не содержали в себе астрономических "металлов", элементов тяжелее водорода и гелия. Из-за их отсутствия размеры таких светил были практически ничем не ограничены, и их масса могла превышать солнечную в несколько сотен раз.
Группа физиков под руководством Лю Вэйпина, старшего научного сотрудника Института атомной энергии Китая в Пекине, открыла первые свидетельства того, что звезды третьей популяции сыграли критически важную роль в заполнении Вселенной атомами кальция и некоторых других тяжелых астрономических "металлов", возникающих в недрах светил схожим образом.
История химической эволюции Вселенной
Ученые совершили это открытие в рамках экспериментов на ускорителе JUNA, который был построен в подземной лаборатории Цзиньпин в 2015 году специально для изучения сложных термоядерных реакций, которые протекают в недрах различных типов звезд. Научная работа этого комплекса официально стартовала в 2020 году, и одной из первых целей для JUNA стало изучение загадки избытка атомов кальция в материи звезды SMSS0313-6708, предположительно самого старого светила Галактики.
Дело в том, что еще в 2014 году астрономы обнаружили, что в недрах SMSS0313-6708, чей возраст составляет 13,6 млрд лет, присутствует слишком много атомов кальция по сравнению с железом и некоторыми другими элементами. Это заставило Лю Вйэпина и его коллег детально изучить все термоядерные реакции, которые могли порождать кальций в недрах первых звезд мироздания.
Опыты показали, что в прошлом физики примерно в 7,4 раза недооценивали то, как часто взаимодействия протонов и фтора-19 приводят к рождению неона-20. Атомы этого благородного газа играют важную роль в формировании кальция в недрах звезд, а также многих других тяжелых элементов, чьи ядра содержат больше четырех десятков протонов и нейтронов.
Когда физики учли эту реакцию в расчетах поведения недр светил из третьей популяции, они обнаружили, что эти звезды начали производить примерно столько же кальция, сколько присутствует в материи SMSS0313-6708. Это свидетельствует о том, что первые звезды мироздания сыграли значительно более важную роль в пополнении вселенских запасов кальция, чем считали исследователи в прошлом, подытожили Лю Вэйпин и его коллеги.