Столкновение двух нейтронных звёзд является одним из наиболее энергичных явлений во Вселенной, способным породить массивные количества тяжелых элементов, включая золото и платину. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показывает, что ключевым фактором такого процесса являются нейтрино — таинственные элементарные частицы, способные изменять свою природу прямо во время катастрофического события.

Нейтрино известны своей способностью практически беспрепятственно проходить сквозь любые формы материи. Несмотря на невероятную распространённость — миллиарды частиц ежесекундно пересекают человеческое тело незаметно, — нейтрино крайне редко вступают во взаимодействие с веществом. Физики выделяют три типа («аромата») нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Внутри нейтронных звёзд нейтрино могут мгновенно переходить из одного состояния в другое, влияя на процессы, происходящие при столкновениях.

Учёные из университетов Пенсильвании и Теннесси провели серию компьютерных симуляций, включив в модели эффект быстрого перехода нейтрино из одного аромата в другой. До сих пор подобные явления были либо недостаточно изучены, либо вовсе исключались из расчётов, так как протекали чрезвычайно быстро и считались незначительными.

Однако новая модель показала обратное: некоторые сценарии образования тяжёлых элементов, таких как золото и платина, увеличивались в десятки раз при учёте процессов переключения нейтрино. Например, в одном из случаев количество синтезированного золота возросло примерно в 10 раз по сравнению с традиционными расчётами. Это открывает новую перспективу понимания происхождения тяжёлых элементов во Вселенной, ведь ранее астрономы могли только предполагать механизмы их появления.

Кроме фундаментального вклада в астрофизику, новое исследование имеет важные практические последствия. Современные наблюдения космических катастроф основываются на регистрации гравитационных волн и всплесков излучения высоких энергий (гамма-, рентгеновского). Однако теперь учёные понимают, что нейтрино также вносят вклад в характеристики этих сигналов, заставляя учёных пересмотреть подходы к интерпретации данных, поступающих от обсерваторий LIGO, Virgo и японской установки KAGRA.

Открытия группы физиков подчёркивают, насколько много ещё предстоит изучить о процессах, происходящих в экстремальных условиях космоса. Молодые исследователи продолжают работу над созданием новых моделей, которые позволят глубже проникнуть в тайны возникновения тяжёлых элементов и эволюции Вселенной. Несмотря на огромный прогресс последних десятилетий, человечество всё ещё находится в самом начале пути к пониманию сложных физических процессов, определяющих структуру нашей Вселенной.