Сведения о химическом составе Кассиопеи А помогут понять, что за процессы происходили в юной Вселенной.

Когда в результате Большого взрыва родилась наша Вселенная, она была наполнена главным образом водородом (около 90%) и гелием (около 10%). Однако и наша Земля, и мы сами содержим в себе множество других, более тяжелых химических элементов, и в целом вокруг нас их около сотни. Откуда они все взялись? Ответ на этот вопрос есть: главным образом в различных термоядерных и ядерных реакциях внутри звезд, получивших собирательное название звездный нуклеосинтез.

Облако химических элементов Кассиопеи А. (Иллюстрация: NASA / CXC / SAO.)

Расположение различных элементов в Кассиопее А. (Иллюстрация: NASA / CXC / SAO.)

Расположение различных элементов внутри звезды перед вспышкой сверхновой. Более тяжелые элементы сосредоточены ближе к центру. (Иллюстрация: NASA / CXC / S. Lee.)

В результате взрывов сверхновых, а также в ходе некоторых других процессов новые элементы оказались в окружающем пространстве, став строительным материалом для звезд следующих поколений и их планетных систем. В частности, наше Солнце – звезда третьего поколения, образовавшаяся из того, что осталось от звезд первого и второго поколений.

Чтобы лучше понять, что при этом происходило, астрономы тщательно изучают остатки известных сверхновых звезд. Они представляют собой газопылевые облака, возникшие после того, как в результате взрыва оболочка сверхновой разлетелась во все стороны. Один из наиболее изученных подобных объектов – Кассиопея А, остаток сверхновой в созвездии Кассиопея и ярчайший источник радиоволн нашего неба, открытый одним из первых еще в 1948 году. В оптическом диапазоне его обнаружили только через три года. Кассиопея А расположена на расстоянии около 11 000 световых лет от Земли. Астрономы считают, что сверхновая здесь вспыхнула 300 лет назад, возможно, в 1680 году, хотя надежных документальных свидетельств этому нет. Оболочка сверхновой имеет температуру около 30 миллионов градусов и расширяется со скоростью 6,5 тысяч километров в секунду, размер облака в настоящее время около 30 световых лет.

Недавно астрофизики представили свежие результаты исследования Кассиопеи А, полученные с помощью космического рентгеновского телескопа «Чандра» (Chandra). Благодаря высокой температуре остатки сверхновых ярко светятся в рентгеновском диапазоне, что и позволяет использовать для их наблюдения рентгеновский телескоп. С его помощью астрономы не только узнают, какие элементы содержит облако, но и определяют их количество.

Данные Чандры показывают, что сверхновая, которая образовала Кассиопею A, породила огромное количество различных космических ингредиентов. Только одной серы в облаке наберется примерно на 10 тысяч масс Земли, а количество кремния равно около 20 тысячам масс Земли. Общая масса железа в Кассиопее A примерно в 70 тысяч раз больше, чем у Земли, а кислорода эта звезда выбросила в количестве около миллиона масс Земли, что эквивалентно примерно трем массам Солнца.

Астрономы нашли в облаке и другие химические элементы, в том числе и с использованием различных телескопов, которые наблюдают в других диапазонах электромагнитного спектра. Облако содержит также углерод, азот, фосфор и водород – иными словами, все элементы, необходимые для углеродной жизни, можно найти даже на расстоянии 11 тысяч световых лет от нас.

По материалам миссии «Чандра».