Современные астрономические приборы позволяют получать огромные объемы спектроскопических данных высокого качества, позволяя детально определять элементный состав звезд. Особое значение имеет изучение тяжелых элементов в различных степенях ионизации, поскольку аномалии их содержания играют важную роль в понимании физических процессов в атмосферах горячих звезд. Многие d-элементы и их ионы обнаружены в звездах спектральных классов A–B.
В частности, в спектрах звезд идентифицированы линии многократно заряженных ионов титана, вплоть до Ti3+. Недавние исследования также показали, что отклонения от равновесных условий могут особенно сильно сказываться на ионизации именно титана, что необходимо учитывать при расчете его содержания.
Одной из ключевых задач в этой области является точное моделирование профилей спектральных линий. В экстремальных условиях звездных атмосфер эффект Штарка — уширение и сдвиг линий вследствие взаимодействия с заряженными частицами — часто является доминирующим механизмом, определяющим форму линии.
Именно поэтому надежные значения штарковских параметров линий необходимы для определения элементного состава и расчета свойств звездных атмосфер. До настоящего времени экспериментально были получены параметры лишь для одной линии Ti2+.
«Лазерная плазма дает уникальную возможность воспроизводить широкий диапазон параметров и исследовать как нейтральные, так и многократно ионизованные атомы в одном эксперименте», — отметил Тимур Лабутин, доцент химического факультета МГУ и один из авторов работы.
С использованием лазерной плазмы ученые воспроизвели условия, близкие к условиям звездных атмосфер и определили параметры для 4 линий Ti+ и 12 линий Ti2+. Изменяя материал мишени и давление окружающей среды, исследователи добились условий оптически тонкой плазмы, что позволило определить эти параметры с высокой точностью. Важно отметить, что для нескольких линий получено хорошее согласие с ранее опубликованными данными, тогда как для большинства линий параметры определены экспериментально впервые.
«Полученные нами значения существенно расширяют имеющуюся базу данных и позволяют повысить точность моделирования спектров, – прокомментировал автор работы, старший научный сотрудник химического факультета МГУ Александр Закускин. – Это особенно важно для корректного определения содержания титана в звездных атмосферах и анализа эффектов, вызванных отклонениями от равновесия».
Работа подчеркивает важную роль лабораторных экспериментов для поддержки астрофизических исследований и демонстрирует ценность точных значений фундаментальных параметров для интерпретации быстро растущего объема астрономических наблюдений. Результаты опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
