Dwóch astronomów uważa, że wskazali starożytną kolizję gwiezdną, która dała naszemu Układowi Słonecznemu skrytkę ze szlachetnego złota i platyny - zresztą częściowo.
W nowym badaniu opublikowanym 1 maja w czasopiśmie Nature duet przeanalizował resztki izotopów promieniotwórczych lub wersje cząsteczek o różnej liczbie neutronów w bardzo starym meteorycie. Następnie porównali te wartości ze stosunkami izotopowymi wytworzonymi przez komputerową symulację połączeń gwiazd neutronowych - kataklizmicznych zderzeń gwiezdnych, które mogą powodować zmarszczki w strukturze czasoprzestrzeni.
Naukowcy odkryli, że pojedyncze zderzenie gwiazd neutronowych, rozpoczynające się około 100 milionów lat przed ukształtowaniem się Układu Słonecznego i zlokalizowaniem go w odległości 1000 lat świetlnych, mogło zapewnić naszej kosmicznej okolicy wiele pierwiastków cięższych niż żelazo, które ma 26 protonów. Obejmuje to około 70% atomów curu we wczesnym Układzie Słonecznym i 40% atomów plutonu, a także wiele milionów funtów metali szlachetnych, takich jak złoto i platyna. W sumie, ta pojedyncza starożytna katastrofa gwiezdna mogła dać naszemu Układowi Słonecznemu 0,3% wszystkich jego ciężkich pierwiastków, odkryli naukowcy - a niektóre z nich nosimy codziennie.
Dodał, że jeśli nosisz złotą lub platynową obrączkę, masz także odrobinę wybuchowej kosmicznej przeszłości. „Około 10 miligramów prawdopodobnie powstało 4,6 miliarda lat temu” - powiedział Bartos.
Jest w nich złoto gwiazd
Jak gwiazda robi obrączkę? Potrzeba epickiej kosmicznej eksplozji (i kilku miliardów lat cierpliwości).
Pierwiastki takie jak pluton, złoto, platyna i inne cięższe od żelaza powstają w procesie zwanym szybkim wychwytywaniem neutronów (zwanym także procesem r), w którym jądro atomowe szybko przechodzi w wiązkę wolnych neutronów, zanim jądro zdąży rozpad radioaktywny. Proces ten zachodzi tylko w wyniku najbardziej ekstremalnych zdarzeń wszechświata - w eksplozjach gwiezdnych zwanych supernowymi lub zderzających się gwiazdach neutronowych - ale naukowcy nie zgadzają się co do tego, które z tych dwóch zjawisk jest głównie odpowiedzialne za wytwarzanie ciężkich pierwiastków we wszechświecie.
W swoim nowym badaniu Bartos i jego kolega Szabolcs Marka (z Columbia University w Nowym Jorku) argumentują, że gwiazdy neutronowe są dominującym źródłem ciężkich pierwiastków w Układzie Słonecznym. W tym celu porównali pierwiastki promieniotwórcze zachowane w starożytnym meteorycie z symulacjami numerycznymi połączeń gwiazd neutronowych w różnych punktach czasoprzestrzeni wokół Drogi Mlecznej.
„Meteoryt zawierał resztki radioaktywnych izotopów wytwarzanych przez fuzje gwiazd neutronowych”, powiedział Bartos w Live Science w e-mailu. „Choć rozpadły się dawno temu, można je wykorzystać do odtworzenia ilości pierwotnego izotopu promieniotwórczego w czasie, gdy powstał układ słoneczny”.
Omawiany meteoryt zawierał rozpadające się izotopy atomów plutonu, uranu i kuru, których autorzy badania z 2016 r. W czasopiśmie Science Advances wykorzystali do oszacowania ilości tych pierwiastków we wczesnym układzie słonecznym. Bartos i Marka podłączyli te wartości do modelu komputerowego, aby dowiedzieć się, ile połączeń gwiazd neutronowych zajmie wypełnienie układu słonecznego prawidłową ilością tych pierwiastków.
Przypadkowy kataklizm
Okazuje się, że pojedyncze połączenie gwiazd neutronowych wykonałoby tę sztuczkę, gdyby stało się wystarczająco blisko naszego Układu Słonecznego - w odległości 1000 lat świetlnych, czyli około 1% średnicy Drogi Mlecznej.
Naukowcy napisali, że fuzje gwiazd neutronowych są dość rzadkie w naszej galaktyce i występują tylko kilka razy na milion lat. Z drugiej strony, supernowe są znacznie bardziej powszechne; według badań Europejskiej Agencji Kosmicznej z 2006 r. masywna gwiazda wybucha w naszej galaktyce raz na około 50 lat.
Bartos i Marka stwierdzili, że wskaźnik supernowych jest o wiele za wysoki, aby uwzględnić poziomy ciężkich pierwiastków obserwowane we wczesnych meteorytach Układu Słonecznego, wykluczając je jako prawdopodobne źródło tych pierwiastków. Jednak pojedyncze połączenie gwiazd neutronowych idealnie pasuje do tej historii.
Według Bartosa wyniki te „rzucają jasne światło” na wybuchowe zdarzenia, które pomogły uczynić nasz układ słoneczny tym, czym jest.
