Ανιχνεύθηκε το πρώτο βαρύ στοιχείο κατά την σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων.

Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι ανίχνευσαν ένα συγκεκριμένο βαρύ στοιχείο να δημιουργείται από μια σύγκρουση αστέρων νετρονίων.

Το αποτύπωμα του βαρέως στοιχείου με το όνομα στρόντιο (Sr) εμφανίστηκε στα μήκη κύματος του φωτός (ή του φάσματος) που αναλύθηκαν πρόσφατα και είχε προέλθει από την σύγκρουση των δύο αστέρων.

Αυτή η ανακάλυψη, η οποία δημοσιεύθηκε online στις 23 Οκτωβρίου στο Nature, προσφέρει άμεσες αποδείξεις ότι οι συγκρούσεις αστέρων νετρονίων προκαλούν μια αλυσίδα χημικών αντιδράσεων που ονομάζεται r-διαδικασία η οποία πιστεύεται ότι δημιουργεί πολλά από τα στοιχεία του σύμπαντος βαρύτερα από το σίδηρο. Επίσης, ρίχνει νέο φως στο χαοτικό περιβάλλον στο οποίο συμβαίνουν αυτές οι χημικές αντιδράσεις.

Οι θεωρίες της φυσικής είχαν προβλέψει εδώ και καιρό ότι περίπου τα μισά από τα βαριά στοιχεία του σύμπαντος, όπως το ασήμι και ο χρυσός, σχηματίστηκαν από την r-διαδικασία - όπου οι ατομικοί πυρήνες αιχμαλωτίζουν νετρόνια από το περιβάλλον τους και μετατρέπονται σε βαρύτερα στοιχεία. Αλλά οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι για το πως προέκυψαν αυτές οι αντιδράσεις, επειδή κανείς δεν είχε δει απευθείας την r-διαδικασία, μέχρι τη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων το 2017, των υπολειμμάτων δηλαδή δύο αστέρων που ανατινάχθηκαν. Οι φασματικές αναλύσεις που ολοκληρώθηκαν σύντομα μετά την ανίχνευση της σύγκρουσης έδειξαν ότι δημιουργήθηκε ένα ογκώδες βαρύ στοιχείο χαρακτηριστικό της r- διαδικασίας.

Αλλά αυτές οι αναλύσεις δεν κατέδειξαν ποια συγκεκριμένα στοιχεία αποτελούσαν το μίγμα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι ερευνητές εξέταζαν ενδείξεις σχετικά βαρέων στοιχείων της r-διεργασίας, των οποίων οι περίπλοκες ατομικές δομές μπορούν να δημιουργήσουν εκατομμύρια φασματικά χαρακτηριστικά, τα οποία δεν έχουν ταυτοποιηθεί ακόμη, καθιστώντας τα στοιχεία αυτά εξαιρετικά δύσκολα να ανιχνευθούν, λέει ο αστροφυσικός Darach Watson του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης.

Το στρόντιο από την άλλη, είναι σχετικά ελαφρύ σε σύγκριση με άλλα στοιχεία της r- διαδικασίας και έχει μια απλή ατομική δομή, η οποία παράγει μερικά ισχυρά φασματικά σημάδια που έχουν καταγραφεί εργαστηριακά. Όταν ο Watson και οι συνάδελφοί του επέκτειναν την ανάλυση για να εξετάσουν και αυτό το στοιχείο, κατάφεραν να προσδιορίσουν το φασματικό αποτύπωμα του στροντίου σε φάσματα που συλλέχθηκαν με το μεγάλο τηλεσκόπιο στη Χιλή τις πρώτες ημέρες μετά τη σύγκρουση των αστέρων.

Η δημιουργία στροντίου κατά την σύγκρουση δεν είναι απαραιτήτως αναπάντεχη, αλλά «μας λέει κάτι ενδιαφέρον για τη σύνθεση του υλικού που απελευθερώθηκε κατά τη διάρκειά της» , λέει ο Brian Metzger, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια που δεν συμμετείχε στην έρευνα.

Συγκεκριμένα, το υλικό που παρήγαγε αυτό το στρόντιο πρέπει να έχει ασυνήθιστα χαμηλή πυκνότητα νετρονίων, σε σύγκριση με την ύλη που συνήθως βρίσκεται μέσα σε ένα αστέρι νετρονίων. Διαφορετικά, ένα τέτοιο πλούσιο σε νετρόνια περιβάλλον θα είχε δημιουργήσει πολύ βαρύτερα στοιχεία της r-διαδικασίας, με πολλά νετρόνια στους πυρήνες τους, αντί για ένα σχετικά ελαφρύ στοιχείο όπως το στρόντιο. Το υλικό του αστέρα νετρονίων που παρήγαγε το στρόντιο πιθανότατα υποβλήθηκε σε κάποια άλλη επίδραση (όπως ίσως να βομβαρδίστηκε με υποατομικά σωματίδια και συγκεκριμένα νετρίνα που γεννήθηκαν κατά την σύγκρουση) που κατέστρεψε μερικά από τα νετρόνια του, λέει ο Metzger. «Δεν ήταν μόνο τα φυσιολογικά υλικά των αστέρων νετρονίων που παρείχαν την πρώτη ύλη για αυτό το στοιχείο της r-διαδικασίας».

ΠΗΓΗ:https://www.sciencenews.org/article/strontium-heavy-element-neutron-star-merger?utm_source=Editors_Picks&utm_medium=email&utm_campaign=editorspicks102719

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser. (CC BY 2.0)