С помощью вычислительного моделирования ученые рассчитали, какие длины волн света должны излучать ионы марганца в разных условиях и как эти сигналы можно использовать для изучения галактик и остатков взорвавшихся звезд.
Когда звезда заканчивает жизнь мощным взрывом в стадии сверхновой, в ее недрах образуются тяжелые элементы: железо, марганец и другие металлы. Именно такие взрывы обогащают галактики веществом, из которого потом формируются новые звезды и планеты. Марганец в этом наборе играет особую роль. Его количество во Вселенной со временем растет, поэтому по его содержанию можно судить, насколько зрелой является та или иная галактика.
«Пространство и время связаны, поэтому, измеряя количество марганца, мы можем лучше понимать постоянно расширяющуюся Вселенную», — объясняет соавтор исследования, профессор астрономии Университета штата Огайо Аннил Прадхан.
Чтобы превратить марганец в своего рода «космические часы», ученые смоделировали, как электроны взаимодействуют с его ионами в раскаленных космических газах — туманностях и оболочках сверхновых. В результате этих столкновений ионы испускают свет на строго определенных длинах волн — так называемые эмиссионные линии.
Авторы работы проанализировали более 700 потенциальных линий и выяснили, какие из них особенно чувствительны к изменению температуры и плотности газа. Оказалось, что некоторые сигналы марганца резко меняются при небольших изменениях условий среды. Это делает их удобным инструментом для изучения быстро расширяющихся объектов, например остатков сверхновых и больших облаков газа.
Источник: hi-tech.mail.ru