Două stele neutronice s-au zdruncinat și au zguduit universul, declanșând o explozie epică numită „kilonova” care a scuipat în spațiu o mulțime de materiale ultradense, ultrahot. Acum, astronomii au raportat cele mai concludente dovezi că, în urma acestei explozii, s-a format un element care lipsește legătura care ar putea ajuta la explicarea unor chimii confuze ale universului.
Când această zguduire - se încolăcește în țesătura spațiului-timp, numită valuri gravitaționale - a ajuns pe Pământ în 2017, a declanșat detectoarele cu unde gravitaționale și a devenit prima coliziune cu stele neutronice detectată vreodată imediat, telescoapele din întreaga lume s-au rotit în jurul valorii de studiați lumina kilonovei rezultate. Acum, datele de la aceste telescoape au scos la iveală dovezi puternice de strontiu care se învârt în materia expulzată, un element greu cu o istorie cosmică dificil de explicat, având în vedere că tot ce știe astronomii despre univers.
Pământul și spațiul sunt pline cu elemente chimice de diferite tipuri. Unele sunt ușor de explicat; hidrogenul, format în forma sa cea mai simplă de doar un proton, a existat curând după Big Bang, pe măsură ce particulele subatomice au început să se formeze. Helium, cu doi protoni, este destul de ușor de explicat. Soarele nostru îl produce tot timpul, împletind împreună atomii de hidrogen prin fuziunea nucleară în burtica sa caldă și densă. Dar elementele mai grele precum stronțiul sunt mai greu de explicat. Multă vreme, fizicienii au crezut că aceste elemente puternice s-au format mai ales în timpul supernovelor - precum kilonova, dar la o scară mai mică și care rezultă din explozia stelelor masive de la capetele vieții. Dar a devenit clar că singurele supernove nu pot explica câte elemente grele există în univers.
Stronțiul care apare în urma acestei prime coliziuni de stele neutronice detectate ar putea ajuta la confirmarea unei teorii alternative, că aceste coliziuni între obiecte mult mai mici, ultradense, produc de fapt majoritatea elementelor grele pe care le găsim pe Pământ.
Fizica nu are nevoie de supernove sau fuziuni de neutron-stele pentru a explica fiecare atom puternic. Soarele nostru este relativ tânăr și ușor, așa că în cea mai mare parte fuzionează hidrogenul în heliu. Dar stelele mai mari, mai vechi, pot fuziona elemente la fel de grele precum fierul cu 26 de protoni, potrivit NASA. Cu toate acestea, nici o stea nu devine suficient de fierbinte sau densă înainte de ultimele momente ale vieții sale pentru a produce niciun element între cobaltul cu 27 de protoni și uraniul cu 92 de protoni.
Și totuși, găsim elemente mai grele pe Pământ tot timpul, așa cum au remarcat o pereche de fizicieni într-un articol din 2018 publicat în revista Nature. Astfel, misterul.
Aproximativ jumătate din acele elemente extra-grele, inclusiv stronțiul, sunt formate printr-un proces numit „captura rapidă de neutroni” sau „procesul r” - o serie de reacții nucleare care apar în condiții extreme și pot forma atomi cu nuclei densi încărcați cu protoni și neutroni. Dar oamenii de știință încă nu și-au dat seama ce sisteme din univers sunt suficient de extreme pentru a produce volumul pur de elemente ale procesului r văzut în lumea noastră.
Unii au sugerat că supernovele sunt vinovații. "Până de curând, astrofizicienii au afirmat cu precauție că izotopii formați în evenimentele de proces r au provenit în principal din supernovele de colaps", au scris autorii Nature în 2018.
Iată cum ar funcționa acea idee de supernovă: stelele detonante, care mor, creează temperaturi și presiuni dincolo de orice au produs în viață și scuipă materiale complexe în univers în scurte și puternice sclipiri. Este o parte din povestea pe care Carl Sagan o spunea în anii 1980, când a spus că toți suntem făcuți din „chestii cu vedete”.
Lucrări teoretice recente, potrivit autorilor acelui articol Nature 2018, au arătat că supernovele ar putea să nu producă suficiente materiale de procesare pentru a explica preponderența lor în univers.
Introduceți stele de neutroni. Cadavrele superdense rămase după unele supernove (depășite doar prin găuri negre în masă pe centimetru cub) sunt minuscule în termeni stelari, apropiați ca dimensiuni de orașele americane. Dar pot depăși stele cu dimensiuni mari. Când se trântesc împreună, exploziile rezultate scutură mai intens intensitatea materialului spațiu-timp decât orice eveniment, în afară de coliziunile găurilor negre.
Și în acele fuziuni furioase, astronomii au început să bănuiască, s-ar putea forma suficiente elemente de proces r pentru a le explica numerele.
Studiile timpurii ale luminii din coliziunea din 2017 au sugerat că această teorie este corectă. Astronomii au văzut dovezi pentru aur și uraniu în felul în care lumina a filtrat materialul din explozie, așa cum a raportat Live Science la acea vreme, dar datele erau încă neplăcute.
O nouă lucrare publicată ieri (23 octombrie) în revista Nature oferă cea mai fermă confirmare a acestor rapoarte timpurii.
"De fapt, am venit cu ideea că s-ar putea să vedem strontiu destul de repede după eveniment. Cu toate acestea, arătând că acest lucru a fost demonstrabil cazul s-a dovedit a fi foarte dificil", a declarat autorul studiului Jonatan Selsing, astronom la Universitatea din Copenhaga, a spus într-o declarație.
Astronomii nu erau la acea vreme siguri cum ar arăta elementele grele din spațiu. Dar au reanalizat datele din 2017. Și de această dată, având mai mult timp pentru a lucra la problemă, au găsit o „caracteristică puternică” în lumina care a venit de la kilonova, care indică chiar pe strontium - o semnătură a procesului r și o dovadă că alte elemente s-au format probabil ca ei au scris în lucrarea lor.
De-a lungul timpului, o parte din materialul din acea kilonova va face probabil ieșirea în galaxie și poate deveni parte a altor stele sau planete, au spus ei. Poate, în cele din urmă, îi va determina pe viitorii fizicieni extratereștri să privească spre cer și să se întrebe de unde provin toate aceste lucruri grele din lumea lor.
