С помощью новейшего японского космического аппарата XRISM ученые обнаружили четкие следы хлора и калия в остатках знаменитой сверхновой звезды — Кассиопеи А. Это расширяющееся облако обломков массивной звезды, взорвавшейся в нашей галактике Млечный Путь около 350 лет назад. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показало, что в этих остатках редких элементов с нечетным числом протонов (хлора и калия) значительно больше, чем предсказывали стандартные расчеты. Ученые напрямую связали гибель звезд с компонентами, из которых зародилась жизнь на Земле.

«Это открытие помогает понять, насколько тесно переплетены смерть звезд и жизнь на Земле», — отметил Тосики Сато из Университета Мэйдзи (Япония).

Хлор и калий — хорошо знакомые нам элементы. Хлор входит в состав обычной соли, а калий жизненно важен для работы нервной системы и сердечной мышцы. Однако во Вселенной элементы с нечетным числом протонов образуются реже, чем с четным.

Соотношения хлора и калия к соседним элементам в Кассиопее А оказались близки к тем, что мы видим на Солнце. Это говорит о необычно эффективном перемешивании вещества внутри звезды перед ее гигантским взрывом.

Ключом к открытию стал сверхчувствительный спектрометр Resolve на борту XRISM. Его датчик — микрокалориметр — улавливает мельчайшие изменения температуры от попадания отдельных рентгеновских фотонов. Это позволяет различать сигналы разных элементов с невиданной ранее четкостью.

«В более ранних приборах близкие спектральные линии десятилетиями сливались в одно пятно, — объясняют ученые. — Технология Resolve четко разделяет их, и слабые сигналы редких элементов больше не теряются».

Распределение найденных элементов в остатке сверхновой указывает на бурные процессы внутри звезды-прародителя. Вероятными причинами могли быть очень быстрое вращение, взаимодействие со звездой-компаньоном или временное слияние внутренних слоев перед взрывом.

Кассиопея А относится к особому типу сверхновых, которые обычно теряют большую часть водородной оболочки — часто как раз из-за влияния соседней звезды. Обнаружение линий калия именно в скоплениях, богатых кислородом, подтверждает, что эти элементы были синтезированы еще до катастрофы, а не в момент взрыва.

Это открытие заставляет астрофизиков пересмотреть модели, описывающие, как звезды наполняют галактики химическими элементами. Стандартные расчеты не предсказывали такого обилия хлора и калия.

«Обнаружение хлора и калия там, где их не ждали, — это не просто академический интерес, — подчеркивают исследователи. — Это ингредиенты, которые используют планеты и живые клетки здесь, на Земле. Мы буквально видим, откуда взялись компоненты наших солей и нервных импульсов».

Следующим шагом команда ученых направит инструменты XRISM на другие остатки сверхновых. Это позволит понять, была ли Кассиопея А уникальным объектом, или сильное внутреннее перемешивание — обычная черта массивных звезд перед гибелью.