Divas neitronu zvaigznes sabēra un satricināja Visumu, izraisot episku sprādzienu, ko sauca par "kilonovu" un kas kosmosā izspļāva daudz ultradens, ultrahot materiāla. Tagad astronomi ir ziņojuši par visnozīmīgākajiem pierādījumiem, ka pēc šī sprādziena izveidojies trūkstošās saites elements, kas varētu palīdzēt izskaidrot kādu mulsinošu Visuma ķīmiju.
Kad šī kratīšana - viļņi pašā telpas laika audumā, ko sauc par gravitācijas viļņiem - 2017. gadā sasniedza Zemi, tā iedarbināja gravitācijas viļņu detektorus un kļuva par pirmo neitronu-zvaigžņu sadursmi, kas jebkad tika atklāta. Tūlīt teleskopi visā pasaulē virpuļoja līdz izpētiet iegūtās kilonovas gaismu. Tagad šo teleskopu dati ir parādījuši spēcīgus pierādījumus par stroncija virpuļošanu izraidītajā matērijā, kas ir smags elements ar kosmisko vēsturi, kuru bija grūti izskaidrot, ņemot vērā visu pārējo, ko astronomi zina par Visumu.
Zeme un kosmoss ir pakaiši ar dažāda veida ķīmiskiem elementiem. Daži no tiem ir viegli izskaidrojami; ūdeņradis, kas veidots tā vienkāršākajā formā tikai ar vienu protonu, pastāvēja drīz pēc lielā sprādziena, kad sāka veidoties subatomiskās daļiņas. Hēliju ar diviem protoniem ir diezgan viegli izskaidrot. Mūsu saule to ražo visu laiku, kodoltermiskās sakausēšanas laikā sagraujot kopā ūdeņraža atomus karstajā, blīvajā vēderā. Bet grūtāk izskaidrot tādus smagus elementus kā stroncijs. Ilgu laiku fiziķi domāja, ka šie dūšīgie elementi lielākoties veidojas supernovu laikā - piemēram, kilonovas, bet mazākā mērogā un rodas masīvu zvaigžņu eksplozijas rezultātā viņu dzīves beigās. Bet ir kļuvis skaidrs, ka supernovas vien nevar izskaidrot, cik daudz smago elementu ir Visumā.
Stroncija pagriešanās pēc šīs pirmās atklātās neitronu un zvaigžņu sadursmes varētu palīdzēt apstiprināt alternatīvu teoriju, ka šīs sadursmes starp daudz mazākiem, ultradense objektiem faktiski rada lielāko daļu smago elementu, ko mēs atrodam uz Zemes.
Fizikai nav vajadzīgas supernovas vai neitronu zvaigžņu apvienošanās, lai izskaidrotu katru apkārt esošo satriecošo atomu. Mūsu saule ir salīdzinoši jauna un viegla, tāpēc galvenokārt ūdeņradi sakausē hēlijā. Tomēr lielākas, vecākas zvaigznes var sakausēt tik smagus elementus kā dzelzs ar tā 26 protoniem, norāda NASA. Tomēr neviena zvaigzne pirms pēdējiem savas dzīves mirkļiem nesasilda vai nav pietiekami blīva, lai veidotu elementus starp 27-protonu kobaltu un 92-protonu urānu.
Un tomēr uz Zemes visu laiku atrodam smagāku elementu, kā fiziķu pāris atzīmēja 2018. gada rakstā, kas publicēts žurnālā Nature. Tādējādi noslēpums.
Apmēram puse no šiem īpaši smagajiem elementiem, ieskaitot stronciju, tiek veidoti, izmantojot procesu, ko sauc par “ātru neitronu sagūstīšanu” vai “r-procesu” - virkni kodolreakciju, kas notiek ekstremālos apstākļos un var veidot atomus ar noslogotiem kodoliem ar protoniem un neitroniem. Bet zinātniekiem vēl nav izdomāts, kādas sistēmas Visumā ir pietiekami ekstrēmas, lai iegūtu milzīgo r-procesa elementu daudzumu, kāds redzams mūsu pasaulē.
Daži uzskatīja, ka vainīgais ir supernovas. "Vēl nesen astrofiziķi piesardzīgi apgalvoja, ka r-procesa notikumos veidojušies izotopi galvenokārt rodas no kodolu sabrukšanas supernovām," 2018. gadā rakstīja Dabas autori.
Lūk, kā šī supernovas ideja darbosies: Detonējošas, mirstošas zvaigznes rada temperatūru un spiedienu, kas pārsniedz visu, ko viņi rada dzīvē, un īsos, vardarbīgos zibspuldzēs izspiež sarežģītus materiālus Visumā. Tā ir daļa no stāsta, ko Karls Sagans stāstīja 80. gados, kad viņš teica, ka mēs visi esam veidoti no “zvaigžņu lietām”.
Nesenais teorētiskais darbs, saskaņā ar šī 2018. gada raksta Nature autoriem, ir parādījis, ka supernovas, iespējams, nesniedz pietiekami daudz r-procesa materiālu, lai izskaidrotu viņu pārsvaru Visumā.
Ievadiet neitronu zvaigznes. Pēc dažām supernovām palikušie superdense līķi (kurus apsteidz tikai melnie caurumi masā uz kubikcollu) zvaigžņu izteiksmē ir niecīgi, pēc lieluma tuvu Amerikas pilsētām. Bet tie var atsvērt pilna izmēra zvaigznes. Kad tie saspiež kopā, radītie sprādzieni intensīvāk satricina telpas laika audumu nekā jebkurš cits notikums, izņemot melno caurumu sadursmi.
Un šajās negantajās apvienošanās astronomi ir sākuši aizdomas, ka ir pietiekami daudz r-procesa elementu, lai izskaidrotu to skaitu.
Sākotnējie 2017. gada sadursmes gaismas pētījumi liecināja, ka šī teorija bija pareiza. Kā tolaik ziņoja Live Science, astronomi redzēja pierādījumus par zeltu un urānu, kā gaisma filtrējās caur sprādziena materiālu, bet dati joprojām bija miglaini.
Jauns raksts, kas vakar (23. oktobrī) tika publicēts žurnālā Nature, sniedz visu šo agro ziņojumu visstiprāko apstiprinājumu.
"Mēs patiesībā nācām klajā ar domu, ka diezgan ātri pēc notikuma mēs varētu redzēt stronciju. Tomēr parādīt, ka tas ir uzskatāmi pierādīts, izrādījās ļoti grūti," sacīja pētījuma autore Džonatans Selsings, Kopenhāgenas universitātes astronoms. teikts paziņojumā.
Astronomi tajā laikā nebija pārliecināti, kā tieši izskatās smagie elementi kosmosā. Bet viņi ir atkārtoti analizējuši 2017. gada datus. Un šoreiz, ņemot vērā vairāk laika pie problēmas risināšanas, viņi atrada “spēcīgu īpašību”, ņemot vērā kilonovu, kas norāda tieši uz stronciju - r-procesa parakstu un pierādījumus, ka citi elementi, kas tur varētu veidoties kā labi, viņi rakstīja savā dokumentā.
Laika gaitā, iespējams, daži no šīs kilonovas materiāliem nonāks galaktikā un, iespējams, kļūs par citu zvaigžņu vai planētu daļu, viņi sacīja. Varbūt galu galā tas liks nākamajiem citplanētiešu fiziķiem palūkoties debesīs un domāt, no kurienes nāk viss šis smagais sīkums viņu pasaulē.
