Астрономи су приметили Стронцијум после судара две неутронске звезде. Ово је први пут да је тежак елемент икада идентификован у килонови, експлозивним последицама ових врста судара. Откриће зачепљује рупу у нашем разумевању како се формирају тешки елементи.
2017. године Ласер интерферометар гравитационо-таласна опсерваторија (ЛИГО) и европска опсерваторија ВИРГО открили су гравитационе таласе који долазе из спајања две неутронске звезде. Догађај спајања је назван ГВ170817 и био је удаљен око 130 милиона светлосних година у галаксији НГЦ 4993.
Резултирајућа килонова се зове АТ2017гфо, а Европски јужни опсерваториј (ЕСО) показао је неколико својих телескопа како би је посматрао у различитим таласним дужинама. Посебно су указали на веома велики телескоп (ВЛТ) и његов Кс-пуцач инструмент на килонову.
Кс-пуцач је спектрограф са више таласних дужина који посматра у УВ зрачењу видљивом светлошћу и блиском инфрацрвеном зрачењу (НИР.). У почетку су подаци Кс-пуцача сугерирали да у килонови постоје тежи елементи. Али до сада нису могли да идентификују појединачне елементе.
"Ово је последња фаза вишедеценијске јурњаве да се утврди порекло елемената."
Дарацх Ватсон, водећи аутор, Универзитет у Копенхагену.
Ови нови резултати представљени су у новој студији под називом „Идентификација стронцијума у спајању две неутронске звезде“. Главни аутор је Дарацх Ватсон са Универзитета у Копенхагену у Данској. Рад је објављен у часопису Природа 24. октобра 2019.
„Анализом података за 2017. годину спајањем, сада смо идентификовали потпис једног тешког елемента у овој ватреној кугли, стронцијума, доказујући да судар неутронских звезда ствара овај елемент у Универзуму“, рекао је Ватсон у саопштењу за јавност.
Ковање хемијских елемената назива се нуклеосинтеза. Научници о томе знају деценијама. Знамо да се елементи формирају у суперновама, у спољним слојевима старених звезда и у регуларним звездама. Али постојао је јаз у нашем схваћању када је у питању хватање неутрона и како се формирају тежи елементи. Према Вотсону, ово откриће попуњава тај јаз.
"Ово је последња фаза вишедеценијске јурњаве да се утврди порекло елемената," каже Ватсон. „Сада знамо да су се процеси који су створили елементи догађали углавном у обичним звездама, у експлозијама супернове или у спољним слојевима старих звезда. Али, до сада нисмо знали локацију завршног, неоткривеног процеса, познатог као брзо хватање неутрона, који је створио теже елементе у периодичној табели. "
Постоје две врсте хватања неутрона: брзо и споро. Свака врста хватања неутрона одговорна је за стварање око половине елемената тежих од гвожђа. Брзо хватање неутрона омогућава атомском језгру брже хватање неутрона него што може да пропадне, стварајући тешке елементе. Процес је рађен пре више деценија, а посредни докази указују на килонове као вероватно место за брзи процес хватања неутрона. Али то до сада није примећено на астрофизичком локалитету.
Звезде су довољно топле да производе многе елементе. Али само најекстремније вруће окружење може створити теже елементе попут Стронцијума. Само она окружења, попут ове килонове, имају довољно слободних неутрона. У килонови, атоми су непрекидно бомбардовани огромним бројем неутрона, омогућавајући брз процес хватања неутрона да створи теже елементе.
"Ово је први пут да можемо директно повезати новостворени материјал формиран помоћу хватања неутрона са спајањем неутронских звезда, потврђујући да су неутронске звезде направљене од неутрона и везујући дуго расправљани брзи процес хватања неутрона за таква спајања", каже Цамилла Јуул Хансен из Института за астрономију Мака Планка у Хајделбергу, који је имао главну улогу у студији.
Иако су подаци о Кс-пуцачу већ неколико година, астрономи нису били сигурни да виде стронцијум у килонови. Мислили су да то виде, али нису могли бити сигурни одмах. Наше разумевање спајања килонова и неутронских звезда далеко је од потпуног. Постоје сложености у Кс-стрелцу спектра килонове кроз коју је требало прорадити, посебно када је у питању идентификација спектра тежих елемената.
„У ствари смо дошли до идеје да ћемо можда врло брзо после догађаја видети стронцијум. Међутим, показало се да је то демонстративно случај показало се врло тешким. Ова тешкоћа је настала услед нашег веома непотпуног знања о спектралном изгледу тежих елемената у периодичној табели ", каже истраживач Јонатан Селсинг са Универзитета у Копенхагену, који је био кључни аутор овог рада.
До сада се о брзом хватању неутрона много расправљало, али никада није примећено. Овај рад испуњава једну од рупа у нашем разумевању нуклеосинтезе. Али иде даље од тога. Потврђује природу неутронских звезда.
Након што је Јамес Цхадвицк открио неутрон 1932. године, научници су предложили постојање неутронске звезде. У раду из 1934. године астрономи Фритз Звицки и Валтер Бааде изнијели су став да „супер-нова представља прелаз обичне звезде унеутронска звезда, који се састоји углавном од неутрона. Таква звезда може имати веома мали радијус и изузетно високу густину. "
Три деценије касније, неутронске звезде су повезане и идентификоване са пулсарима. Али није било начина да се докаже да су неутронске звезде направљене од неутрона, јер астрономи нису могли да добију спектроскопску потврду.
Али ово откриће, идентификовањем стронцијума, који је могао бити синтетизован само под екстремним неутронским флуксом, доказује да су неутронске звезде заиста направљене од неутрона. Као што аутори кажу у свом раду, „Идентификација елемента који је могао бити синтетизован само тако брзо под екстремним неутронским флуксом, пружа прве директне спектроскопске доказе да неутронске звезде садрже материју богату неутроном“.
Ово је важан посао. Откриће је зачепило две рупе у нашем разумевању порекла елемената. То посматрано потврђује оно што су научници теоретски знали. И то је увек добро.
Више:
- Саопштења за јавност: Прва идентификација тешког елемента рођеног од судара са неутронским звездама
- Истраживачки рад: Идентификација стронцијума у спајању две неутронске звезде
- Википедија: Неутрон Цаптуре
- Папир из 1934. године: Космички зраци из Супер-Новае
