Красные карлики рядом с Солнцем раскрывают секреты происхождения ключевых элементов жизни

Ближайшие к Солнцу красные карлики предоставили учёным новые ключи к разгадке происхождения углерода и кислорода — фундаментальных элементов жизни. Исследование их спектров позволило обнаружить редкие изотопы, которые служат своеобразной «химической летописью» звёздной эволюции.

Астрономы уже давно знают, что звёзды являются гигантскими космическими реакторами, где в недрах идут процессы нуклеосинтеза — рождения атомов более тяжёлых, чем водород. Однако детали этого процесса, особенно в самых распространённых во Вселенной звёздах — красных карликах, оставались недостаточно ясными. Новаторское исследование соседних с Солнечной системой звёзд этого типа позволило пролить свет на эту космическую тайну.

Учёные под руководством астронома Дарио Гонсалеса Пикоса из Лейденского университета проанализировали данные высокого разрешения по 32 ближайшим красным карликам (звёздам спектрального класса M). Эти долгоживущие звёзды представляют собой идеальные природные лаборатории, так как их атмосферы сохраняют химические следы процессов, происходивших на протяжении всей их жизни.

Ключом к исследованию стали не сами углерод и кислород, а их редкие изотопы — атомы с отличающимся количеством нейтронов в ядре. Например, изотоп углерод-13, содержащий семь нейтронов вместо обычных шести, встречается в звёздах лишь в следовых количествах. Именно соотношение этих изотопов стало для учёных своеобразной «химической подписью».

Используя архивные наблюдения с телескопа CFHT на Гавайях, команда впервые с беспрецедентной точностью измерила изотопные соотношения для углерода и кислорода в атмосферах соседних красных карликов. Результаты показали, что звёзды с меньшей общей металличностью содержат и меньше минорных изотопов, что подтверждает существующие модели химической эволюции галактик.

Звёздный нуклеосинтез — сложный многоступенчатый процесс. Наше Солнце сегодня синтезирует гелий из водорода, но через миллиарды лет, превратившись в красного гиганта, начнёт производить углерод и кислород. Более массивные звёзды делают это быстрее и в конце жизни, взрываясь как сверхновые, рассеивают эти элементы по космосу.

Открытие имеет фундаментальное значение. «Это открытие даёт нам новый инструмент, чтобы перематывать химические часы Вселенной назад», — отмечает соавтор работы Сэм де Регт. Спектральный анализ изотопов позволяет не только понять прошлое конкретной звезды, но и отследить эволюцию галактического вещества в целом.

Изначально данные были собраны для поиска экзопланет, но гениальная идея использовать их для изотопного анализа привела к прорыву в астрофизике. Этот подход открывает новое направление в изучении химической истории нашей Галактики.

Как подчёркивает Гонсалес Пикос, эта работа — часть глобальной космической детективной истории, которая объясняет наше собственное происхождение. Понимание того, как и где рождаются атомы, из которых состоим мы и наш мир, помогает осознать наше место в длинной цепи астрофизических событий.