Likovni upodobitev nevtronskih zvezd, ki se pripravljajo na trčenje.
(Slika: © NASA / Goddard Center za vesoljske polete)
Astronomi so na lovu za ostanki trk nevtronske zvezde ki je Zemlji dalo dragocene kovine.
Ko nevtronske zvezde združijo, v svojo okolico vbrizgajo veliko kratkotrajnih elementov in ti materiali postanejo del poznejšega oblikovanja sončnega sistema. Zdaj se znanstveniki trudijo zapreti združitev, ki je posejala naš osončje s sledenjem elementov, ki nastanejo v izvirnem propadajočem materialu. S tem delom verjamejo, da se je odgovorna združitev zgodila 100 milijonov let pred in 1000 svetlobnih let od rojstva našega osončja.
"Bilo je blizu," je za Space.com povedal vodilni znanstvenik projekta Szabolcs Marka, ki je fizik na univerzi Columbia. "Če pogledate v nebo in zagledate združitev nevtronskih zvezd na 1000 svetlobnih let, bi to zasenčilo celotno nebo."
Marka in njegov kolega Imre Bartos, astrofizik z univerze na Floridi, sta uporabila meteorite od zore sončnega sistema za sledenje trka. Analizirali so izotope - okuse elementov z različnim številom nevtronov v njihovih atomih - v teh kamninah.
Najprej so izračunali količino radioaktivnih izotopov v zgodnjem sončnem sistemu; nato so raziskovalci svoje meritve primerjali s količino izotopov, ki jih proizvede nevtronska zvezda združitve. Marka je rezultate njunih raziskav predstavila januarja pozimi sestanek Ameriškega astronomskega društva v Honolulu.
"Naša" združitev nevtronskih zvezd
Težki elementi vesolja, kot so zlato, platina in plutonij, se tvorijo, ko nevtroni bombardirajo obstoječe atome. Med takšnimi trki a nevtralen nevtron lahko oddaja negativno nabit elektron, ki postane pozitivno nabit proton in spremeni identiteto atoma.
Ta postopek, znan kot hiter zajem nevtronov, se zgodi le med najmočnejšimi eksplozijami, kot so na primer supernove in združitve nevtronskih zvezd. Toda znanstveniki še naprej razpravljajo, kateri od teh ekstremnih dogodkov je odgovoren za večino težkih elementov v vesolju.
Tako sta se Marka in Bartos obrnila na starodavne meteorite, da bi razumela, kakšen dogodek je morda posejal zgodnji sončni sistem. Notranjost teh kamnin iz mladega osončja je material, ki se je sprožil zaradi eksplozije, in čeprav so bili ti začetni elementi radioaktivni in hitro propadli, so za seboj pustili podpise svoje pretekle prisotnosti.
In kot Laser Interferometer Gravitacijski valovni observatorij (LIGO) se začne prepoznati morebitne združitve nevtronskih zvezd, znanstveniki uporabljajo svoja opažanja, da bi pomagali identificirati najverjetnejše prispevke materiala, nastalega v bližnji združitvi, kar je Marka poimenovala "čarovniška piva galaksije", počasi propadajoč material, ki se je podal v osončje.
Prejšnje študije so ocenile, da se supernova pojavi na Mlečni poti enkrat na približno 50 let. Nova opažanja LIGO kažejo, da se združitve nevtronskih zvezd pojavljajo veliko manj pogosto, približno enkrat na 100.000 let. Količina težkih elementov v osončju nakazuje, da izvirajo iz a bližnja združitev nevtronskih zvezd, ker bi poreklo supernove prineslo več materiala.
Od tam se je par opiral na posamezne izotope, da bi ugotovil, kje in kdaj je prišlo do lokalnega združevanja nevtronskih zvezd sončnega sistema.
"Vsak izotop je štoparica, ki se začne ob eksploziji," je dejala Marka. S preučevanjem, koliko je ostalo vsakega izotopa ob zajemanju materiala, je lahko določil starost trka, ki je zasipal sončni sistem. "Obstaja samo ena točka, ko se vsi strinjajo," je dejal. Ta točka se je zgodila približno 100 milijonov let pred tem oblikovan sončni sistem, utripa oči v astronomskih časovnih lestvicah. Skupina je izračunala tudi, kako daleč je trčilo zvezde, razdaljo 1.000 svetlobnih let, glede na to, koliko materiala je končalo v osončju.
Skupina ni mogla ugotoviti, v katero smer so te težke prvine vstopile v sosesko, ki bi postale naš osončje, odkritje, ki bi znanstvenikom lahko teoretično omogočilo natančno določitev ostankov trka. Težava je v tem, da sonce ne miruje 4,5 milijarde let, odkar se je oblikovalo; namesto tega potuje po galaksiji.
Ob poti je v istem grozdu pustil zvezde, ki so se oblikovale blizu nje, zvezde, ki jih astronomi že dolgo zaman lovijo. Marka upa, da bodo nekega dne astronomi našli tiste sestrske zvezde in ostanke združitve nevtronskih zvezd, ki so tvorili osončje.
Po odkritju Marka je novo odkritje prišlo blizu doma. "Ljudje so pravzaprav jokali," je dejal in se skliceval na člane njegove ekipe.
Po njegovem mnenju je prišlo do močne čustvene reakcije, ker združitev nevtronskih zvezd ni bila le dogodek, ki se je zgodil v vesolju. Bila je tista, ki je prispevala k vsakemu od nas, osebno.
"To ni ezoterično, naše je," je dejala Marka. "Ne naše v galaksiji, ampak naše v osončju."
- Trčenje nevtron-zvezd razkriva izvor zlata, pravijo astronomi
- Je črna luknja pogoltnila nevtronsko zvezdo pred 900 milijoni let?
- Prvo odkrivanje gravitacijskih valov zaradi nevtronske zvezde pomeni novo obdobje astronomije
