Dve neutrónové hviezdy sa rozbili a otriasli vesmírom, čím spustili epickú explóziu nazývanú „kilonova“, ktorá do vesmíru pľula veľa ultraľahkého a ultrahotového materiálu. Astronómovia teraz uviedli najpresvedčivejší dôkaz, že v dôsledku tohto výbuchu sa vytvoril chýbajúci článok, ktorý by mohol pomôcť vysvetliť niektoré mätúce chémie vesmíru.
Keď sa toto trasenie - vlnky v samotnej štruktúre časopriestoru, nazývané gravitačné vlny - dostali na Zem v roku 2017, spustilo detektory gravitačných vĺn a stalo sa prvou kolíziou neutrónových hviezd, ktorá bola kedy odhalená. Teleskopy na celom svete sa okamžite roztočili študujte svetlo výslednej kilonova. Teraz údaje z týchto ďalekohľadov odhalili silné dôkazy vírenia stroncia vo vylúčenej hmote, ťažkého prvku s kozmickou históriou, ktorý sa dal ťažko vysvetliť, keďže astronómovia vedia o vesmíre všetko ostatné.
Zem a priestor sú plné chemických prvkov rôzneho druhu. Niektoré sa dajú ľahko vysvetliť; vodík, vytvorený v najjednoduchšej forme jedného protónu, existoval krátko po Veľkom tresku, keď sa začali tvoriť subatomárne častice. Hélium s dvoma protónmi sa dá tiež veľmi ľahko vysvetliť. Naše Slnko ho neustále vyprodukuje, pričom rozbíja atómy vodíka atómovou fúziou v jeho horúcom a hustom bruchu. Ťažšie prvky, ako je stroncium, sa však dajú ťažšie vysvetliť. Fyzici sa dlho domnievali, že tieto statné prvky sa väčšinou vytvorili počas supernov - napríklad kilonova, ale v menšom meradle a boli výsledkom výbuchu obrovských hviezd na konci ich života. Je však zrejmé, že samotné supernovy nedokážu vysvetliť, koľko ťažkých prvkov je vo vesmíre.
Stroncium, ktoré sa objaví v dôsledku tejto prvej zistenej kolízie neutrónových hviezd, by mohlo pomôcť potvrdiť alternatívnu teóriu, že tieto kolízie medzi oveľa menšími, ultradenzujúcimi objektmi skutočne produkujú väčšinu ťažkých prvkov, ktoré nachádzame na Zemi.
Fyzika nepotrebuje supernovy alebo fúzie neutrónových hviezd na vysvetlenie každého robustného atómu v okolí. Naše slnko je relatívne mladé a ľahké, takže väčšinou spája vodík do hélia. Podľa NASA však môžu staršie hviezdy so svojimi 26 protónmi spojiť také ťažké prvky ako železo. Žiadna hviezda sa však pred poslednými okamihami svojho života nezohreje ani nestačí na to, aby vytvorila prvky medzi 27-protónovým kobaltom a 92-protónovým uránom.
A predsa, stále nachádzame na Zemi ťažšie prvky, ako pár fyzikov poznamenal v článku z roku 2018 uverejnenom v časopise Nature. To znamená záhada.
Približne polovica týchto extra ťažkých prvkov, vrátane stroncia, sa tvorí procesom nazývaným „rýchle zachytenie neutrónov“ alebo „procesom r“ - rad jadrových reakcií, ktoré sa vyskytujú v extrémnych podmienkach a môžu tvoriť atómy s hustým jadrom naloženým s protónmi a neutrónmi. Vedci však ešte musia prísť na to, ktoré systémy vo vesmíre sú dosť extrémne na to, aby vytvorili obrovský objem prvkov procesu r, ktoré sú vidieť v našom svete.
Niektorí tvrdili, že vinníkom boli supernovy. „Až donedávna astrofyzici opatrne tvrdili, že izotopy tvorené pri udalostiach r-procesu pochádzajú predovšetkým z supernov jadra zrútenia,“ napísali autori prírody v roku 2018.
Takto by fungovala táto myšlienka supernovy: Detonácia, umieranie hviezd vytvára teploty a tlaky nad rámec všetkého, čo v živote vytvorili, a vyplavuje zložité materiály do vesmíru krátkymi, prudkými zábleskami. Je to súčasť príbehu, ktorý Carl Sagan rozprával v osemdesiatych rokoch, keď povedal, že všetci sme z „hviezdnych vecí“.
Nedávna teoretická práca, podľa autorov tohto článku z roku 2018 Nature, ukázala, že supernovy nemusia produkovať dostatok materiálov pre r-proces, aby vysvetlili svoju prevahu vo vesmíre.
Zadajte neutrónové hviezdy. Superdense mŕtvoly, ktoré zostali po niektorých supernovách (prekonané iba čiernymi dierami v hmote na kubický palec), sú malé v hviezdnom vyjadrení a sú podobné americkým mestám. Môžu však prevážiť hviezdy plnej veľkosti. Keď sa zabuchnú, výsledné explózie otriasajú látkou časopriestoru intenzívnejšie ako akákoľvek iná udalosť, než zrážka čiernych dier.
A pri týchto zúrivých fúziách začali astronómovia podozrenie, že by sa mohlo vytvoriť dostatok prvkov r-procesu na vysvetlenie ich počtu.
Prvé štúdie svetla z kolízie v roku 2017 naznačili, že táto teória je správna. Astronómovia videli zlato a urán v spôsobe, akým svetlo filtrovalo cez materiál z výbuchu, ako to v tom čase uviedla spoločnosť Live Science, ale údaje boli stále hmlisté.
Nový príspevok uverejnený včera (23. októbra) v časopise Nature ponúka najsilnejšie potvrdenie týchto prvých správ.
„Vlastne sme prišli s myšlienkou, že by sme mohli vidieť stroncium pomerne rýchlo po udalosti. Ukázalo sa však, že to bol preukázateľne prípad, ktorý sa ukázal ako veľmi ťažký,“ autor štúdie Jonatan Selsing, astronóm na kodanskej univerzite, uviedol vo vyhlásení.
Astronómovia si neboli v tom čase istí, ako presne budú vyzerať ťažké prvky vo vesmíre. Znovu analyzovali však údaje za rok 2017. A tentokrát, keď dostali viac času na riešenie problému, našli „silnú črtu“ vo svetle, ktoré pochádza z kilonova, ktorá ukazuje priamo na stroncium - podpis procesu r a dôkaz, že sa v ňom pravdepodobne vytvorili ďalšie prvky ako dobre, napísali vo svojom dokumente.
Časom sa časť materiálu z tejto kilonovy pravdepodobne dostane do galaxie a možno sa stane súčasťou iných hviezd alebo planét. Možno nakoniec povedie budúcich cudzích fyzikov k tomu, aby sa pozreli do neba a premýšľali, odkiaľ pochádzajú všetky tieto ťažké veci na ich svete.
