1945
Команда астрономів за допомогою комп’ютерного моделювання визначила діапазони світла, які можуть стати новими інструментами для відстеження хімічної еволюції Всесвіту. Про результати роботи повідомляє Newswise Science News.
Дослідники змоделювали, як електрони взаємодіють з іонами марганцю — елемента, що утворюється під час вибухів зірок, відомих як наднові. На основі цих розрахунків вони передбачили, які типи спостережуваного світла, так звані лінії випромінювання, виникають за різних умов у космічному середовищі.
Марганець як «космічний годинник»
У ході моделювання вчені виявили, що деякі лінії випромінювання марганцю надзвичайно чутливі до змін температури та густини навколишньої туманності. Це робить їх перспективними індикаторами для аналізу швидко розширюваних об’єктів, таких як залишки наднових та інші великі газові хмари, пояснює співавтор дослідження, професор астрономії Університету штату Огайо Аніл Прадган (Anil Pradhan).
За словами науковця, розуміння хімічного складу галактик допомагає краще збагнути хімію зірок і елементів, з яких складається матерія. Це, у свою чергу, підводить до глибшого розуміння еволюції Всесвіту та складу всього, що в ньому існує.
Вибухи зірок відіграють ключову роль у формуванні важких елементів, зокрема заліза та інших металів, необхідних для еволюції зірок, планет і різноманітних космічних об’єктів. Марганець є особливо важливим, оскільки його вміст у Всесвіті зростає з часом. Це дозволяє використовувати його як своєрідний «космологічний годинник», щоб відстежувати, як змінюються галактики.
Прадган зазначає, що простір і час пов’язані, тож вимірювання вмісту марганцю може дати уявлення про розширення Всесвіту. Якщо поєднати дані про лінії випромінювання марганцю з уже відомою інформацією про інші важливі елементи, наприклад кисень і сірку, з’являється шанс зазирнути в одні з найраніших спостережуваних епох історії космосу.
Сотні ліній і потужні обчислення
Однак слабкі лінії випромінювання часто дуже важко й довго спостерігати безпосередньо. Щоб обійти це обмеження, команда використала потужні обчислювальні системи й змоделювала поведінку понад 700 потенційних ліній випромінювання марганцю. Для цього застосували детальні розрахунки з атомної фізики, які без суперкомп’ютерів могли б тривати роками.
Попри те, що робота наразі має теоретичний характер, її результати вказують: у поєднанні з реальними астрономічними спостереженнями ці дані можна буде використати для оцінки умов у різних складних космічних середовищах. Краще розуміння ролі марганцю в космосі також може допомогти прогнозувати хімічне майбутнє Всесвіту.
Прадган підкреслює, що астрономи стають дедалі ефективнішими у фіксації енергії, яка розкриває будову Всесвіту. Ця робота поєднує астрофізику, атомну фізику та фізику плазми й підводить науку до відкриття багатьох нових процесів.
Наступний крок — перевірка спостереженнями
Щоб перевірити свої теоретичні висновки, команда планує використати Космічний телескоп Джеймса Вебба та наземні обсерваторії, спеціалізовані на виявленні хімічних відмінностей у просторі й часі. Отримані результати зроблять публічно доступними, щоб інші дослідники могли порівнювати власні спостереження з новими атомними розрахунками й будувати на їхній основі подальші хімічні дослідження.
Роботу підтримав Національний науковий фонд США, а частину обчислень виконано в Огайському суперкомп’ютерному центрі. Серед співавторів — Султана Нахар (Sultana Nahar) з Університету штату Огайо та перший автор Жер Самак (Zher Samak) з Університету Аль-Акса в Газі.
Лінії випромінювання марганцю показали нові сліди еволюції галактик з’явилася спочатку на Цікавості.
