Przedstawienie artysty gwiazd neutronowych przygotowujących się do zderzenia.
(Zdjęcie: © NASA / Goddard Space Flight Center)
Astronomowie poszukują pozostałości po Kolizja gwiazdy neutronowej które dały Ziemi jej metale szlachetne.
Kiedy ngwiazdy eutronowe łączą się, wyrzucają bogactwo krótkotrwałych pierwiastków do swojego otoczenia, a materiały te stają się częścią późniejszych układów słonecznych. Teraz naukowcy próbują zbliżyć się do fuzja, która zaszczepiła nasz Układ Słoneczny poprzez śledzenie elementów wytwarzanych przez pierwotnie rozkładający się materiał. Wierzą, że dzięki tej pracy odpowiedzialne połączenie nastąpiło 100 milionów lat wcześniej i 1000 lat świetlnych od narodzin naszego Układu Słonecznego.
„Było blisko” - powiedział Space.com główny naukowiec projektu, Szabolcs Marka, fizyk z Columbia University. „Jeśli spojrzysz w niebo i zobaczysz, że gwiazda neutronowa łączy się w odległości 1000 lat świetlnych, przyćmi to całe nocne niebo”.
Marka i jego kolega, Imre Bartos, astrofizyk z University of Florida, użyli meteorytów od zarania Układu Słonecznego, aby wyśledzić zderzenie. Analizowali izotopy - smaki pierwiastków o różnej liczbie neutronów w atomach - w tych skałach.
Najpierw obliczyli ilość izotopów promieniotwórczych we wczesnym układzie słonecznym; następnie naukowcy porównali swoje pomiary z ilością izotopów wytwarzanych przez gwiazda neutronowa fuzje Marka przedstawiła wyniki swoich badań w styczniu zimą spotkanie American Astronomical Society w Honolulu.
„Nasze” połączenie gwiazdy neutronowej
Ciężkie pierwiastki wszechświata, takie jak złoto, platyna i pluton, powstają, gdy neutrony bombardują istniejące atomy. Podczas takich kolizji: neutralny neutron może emitować ujemnie naładowany elektron, stając się dodatnio naładowanym protonem i zmieniając tożsamość atomu.
Proces ten, znany jako szybkie wychwytywanie neutronów, zachodzi tylko podczas najsilniejszych eksplozji, takich jak supernowe i fuzje neutronów z gwiazdami. Ale naukowcy nadal debatują, które z tych ekstremalnych zdarzeń są odpowiedzialne za większość ciężkich pierwiastków we wszechświecie.
Marka i Bartos zwrócili się więc do starożytnych meteorytów, starając się zrozumieć, jaki rodzaj zdarzenia może mieć miejsce zasiał wczesny układ słoneczny. Wewnątrz tych skał zamkniętych przed młodym układem słonecznym znajduje się materiał, który wytrysnął z eksplozji i chociaż te pierwiastki były radioaktywne i szybko uległy rozkładowi, pozostawili po sobie ślady swojej przeszłej obecności.
I jak Laserowy interferometr Obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO) zaczyna zidentyfikować potencjalne połączenia gwiazd neutronowychnaukowcy wykorzystują swoje obserwacje, aby pomóc zidentyfikować najbardziej prawdopodobnych współtwórców materiału powstającego w pobliskim połączeniu, co Marka nazywała „naparami galaktyki wiedźmy”, powoli rozkładającym się materiałem, który przedostał się do Układu Słonecznego.
Wcześniejsze badania szacowały, że supernowa pojawia się w Drodze Mlecznej co około 50 lat. Nowe obserwacje LIGO sugerują, że fuzje neutron-gwiazda występują znacznie rzadziej, mniej więcej raz na 100 000 lat. Ilość ciężkich pierwiastków w Układzie Słonecznym sugeruje, że pochodzą one z pobliska fuzja neutronów z gwiazdami, ponieważ pochodzenie supernowych przyniosłoby więcej materiału.
Stamtąd para polegała na poszczególnych izotopach, aby ustalić, gdzie i kiedy nastąpiło lokalne połączenie neutronów z gwiazdami w Układzie Słonecznym.
„Każdy izotop jest stoperem rozpoczynającym się od wybuchu” - powiedziała Marka. Badając, ile z każdego izotopu pozostało po przechwyceniu materiału, był w stanie określić wiek kolizji, która zalała Układ Słoneczny. „Jest tylko jeden moment, w którym wszyscy się zgadzają” - powiedział. Ten punkt miał miejsce około 100 milionów lat przed powstał układ słoneczny, mrugnięcie okiem w astronomicznych skalach czasowych. Zespół obliczył również, jak daleko zderzyły się gwiazdy w odległości 1000 lat świetlnych, na podstawie ilości materiału, który trafił do Układu Słonecznego.
Zespół nie był w stanie ustalić, w którym kierunku te ciężkie pierwiastki weszły w sąsiedztwo, które stałyby się naszym Układem Słonecznym, odkrycie, które teoretycznie mogłoby pozwolić naukowcom na ustalenie pozostałości zderzenia. Problem polega na tym, że Słońce nie było w miejscu przez 4,5 miliarda lat, odkąd powstało; zamiast tego podróżuje po galaktyce.
Po drodze pozostawił po sobie gwiazdy, które uformowały się w pobliżu w tej samej gromadzie, gwiazdy, na które astronomowie od dawna polowali na próżno. Marka ma nadzieję, że pewnego dnia astronomowie odnajdą te siostrzane gwiazdy i pozostałości połączenia neutronów z gwiazdami, które uformowały Układ Słoneczny.
Według Marka nowe odkrycie trafiło blisko domu. „Ludzie faktycznie płakali”, powiedział, odnosząc się do członków jego zespołu.
Powiedział, że uważa, że doszło do silnej reakcji emocjonalnej, ponieważ połączenie neutronów z gwiazdami nie było tylko wydarzeniem, które miało miejsce w kosmosie. Był to jeden, który osobiście przyczynił się do każdego z nas.
„To nie jest ezoteryczne, jest nasze” - powiedziała Marka. „Nie nasza w galaktyce, ale nasza w Układzie Słonecznym”.
- Jak twierdzą astronomowie, zderzenie gwiazdy z neutronem ujawnia pochodzenie złota
- Czy czarna dziura pochłonęła gwiazdę neutronową 900 milionów lat temu?
- Pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych po katastrofie gwiazdy neutronowej wyznacza nową erę astronomii
