Астрономы нашли объяснение тому, почему в древних звёздах стронция наблюдается больше, чем предсказывали расчёты. Для этого исследователи во главе с аспирантом Университета штата Мичиган Кейли М. Харрис провели сложный эксперимент с радиоактивными изотопами. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications Physics, сообщает Universe Today.
Стронций образуется внутри звёзд, как и кальций в человеческих костях или золото в смартфонах. Этот элемент используют, в частности, для получения ярко-красного цвета фейерверков и в светящейся в темноте краске. Однако его количество в некоторых старых звёздах долго не удавалось согласовать с существующими моделями.
Речь идёт о звёздах, обогащённых углеродом и бедных металлами, которые появились вскоре после рождения Вселенной. Ранее считалось, что элементы тяжелее гелия формируются главным образом двумя путями: медленным захватом нейтронов в умирающих звёздах и быстрым захватом во время взрывов сверхновых. Позднее для объяснения необычных соотношений элементов в таких звёздах предложили промежуточный процесс захвата нейтронов, однако с количеством стронция он всё равно не справлялся.
Исследователи связали расхождение с криптоном-88 — радиоактивным изотопом с периодом полураспада 2,8 часа. Он может захватить нейтрон и превратиться в криптон-89, который со временем приводит к образованию иттрия-89, либо распасться с испусканием бета-частицы до рубидия-88, быстро переходящего в стронций-88. Точную эффективность захвата нейтронов криптоном-88 учёные прежде не знали и были вынуждены задавать её в моделях приблизительно.
Получить нужное значение напрямую было трудно из-за короткого времени жизни изотопа. Поэтому в Национальной лаборатории Аргонна использовали установку Californium Rare Isotope Breeder Upgrade и облучали нейтронами не криптон-88, а бром-89, период полураспада которого составляет 4,357 секунды. После распада брома образуется криптон-89, изучение которого позволяет оценить свойства близкого изотопа криптона-88.
Образец исследовали с помощью специализированного детектора Summing NaI, или SuN, регистрировавшего гамма-излучение при охлаждении ядра криптона-89. По ядерной плотности уровней и функции силы гамма-излучения учёные математически восстановили скорость захвата нейтронов криптоном-88. После внесения экспериментального значения в модели состав звёзд CEMP стал почти полностью совпадать с наблюдениями: содержание стронция заметно выросло, а его соотношение с иттрием также оказалось близким к реальным данным.