Дейтерий во Вселенной

Долгое время один из тяжелых изотопов водорода — дейтерий (D) не наблюдался нигде, кроме Земли. На Земле на один атом дейтерия приходится 10 000 атомов водорода. И вот недавно американские радиоастрономы определили содержание дейтерия в межзвездной среде. Исследуя радиоизлучение межзвездных молекул DGH и HCN, они установили, что на каждый атом дейтерия в космосе приходится только 200 атомов водорода. Такое же соотношение получено и при измерении с американского искусственного спутника «Коперник». Эти результаты озадачили астрофизиков. Попробуем понять почему.

Сейчас не подлежит сомнению, что эволюция Вселенной сопровождается изменением ее химического состава. Химия и история Вселенной неразрывно связаны. Где и когда менялся химический состав?

На ранней стадии расширения Вселенной, когда плотность и температура вещества были огромны, ядерные превращения протекали интенсивно. Тогда и был заложен фундамент современного химического состава. В дальнейшем основными поставщиками химических элементов, особенно тяжелых, становятся звезды и ядра галактик. Если количество дейтерия на Земле можно объяснить формированием его на ранней стадии расширения Вселенной, то чтобы объяснить высокое содержание дейтерия в межзвездной среде, приходится допустить слишком малую среднюю плотность вещества во Вселенной. Но даже приняв (с большой натяжкой) такое объяснение, невозможно представить, что первозданный дейтерий сохранился до наших дней.

Дейтерий — хорошее ядерное горючее, и если межзвездный газ целиком прошел звездную стадию, а это, по-видимому, так, то почти весь дейтерий должен был сгореть в ядерных реакциях. Как же воспроизводится дейтерий в космосе?

Американские астрофизики Ф. Хойл и В. Фаулер считают, что дейтерий может образовываться в ударных волнах при вспышках сверхновых звезд и при взрывах в ядрах галактик. Возникает дейтерий и при расщеплении ускоренных ядер гелия, когда они сталкиваются друг с другом, либо в результате захвата протоном нейтрона, образующегося при разлете ядер гелия.