Az Univerzumban található kémiai elemeknek két forrása sokak által jól ismert: a fiatal, forró Világegyetemben alakult ki a hidrogén és hélium, majd a szupernóvák gyártották le a többi, nehezebb elemet. Csakhogy a szupernóvák trükkös jószágok, amikből nem is olyan könnyű ezeket kinyerni.

Az általuk szétszórt anyag összetétele érdemben csak a periódusos rendszer feléig ér el, az olyan, vasnál nem sokkal nehezebb elemekig, mint az arzén, szelén, bróm és kripton. Az összeomló csillagmagban zajló, igazán egzotikus dolgok egyből be is záródnak a hátramaradó neutroncsillagba vagy fekete lyukba. Kell tehát egy további forrás a periódusos rendszer feltöltésére.

A harmadik forrás, némileg meglepő módon, az életük vége felé járó, kisebb tömegű csillagok. Ezek szép lassan alakítják át a bennük eleve megtalálható nehéz elemeket, felhasználva a fúziós reakciók során felszabaduló neutronokat, amik egyesülhetnek egy-egy atommaggal. Az így felépülő nehéz elemek aztán fel tudnak keveredni a vörös óriás híg külső részébe, onnan pedig a csillag szélére, ahonnét porszemeken utazva távoznak a csillagközi térbe. Így jön létre például az ón, a cirkónium, vagy a higany jelentős része, de ugyanez a folyamat szabadítja ki a csillagokból a könnyebb szén és nitrogén jelentős részét is.

De ez sem magyaráz meg minden ismert kémiai elemet. Azokhoz valami olyasmi kell, ami egyszerre biztosít kiszabaduló nehéz atommagokat és rengeteg neutront is. Az elemek legyártásához a negyedik szereplőre a legjobb jelöltek az összeolvadó neutroncsillagok. Amikor ezek egymásnak ütköznek, az anyaguk egy része kiszakad, és neutronlevesből atommagok és egyedi neutronok rengetegévé alakul. Itt, ellentétben a vörös óriáscsillagokkal, egymás után sok neutron gyorsan hozzácsapódhat egy atommaghoz, mindenféle egzotikus izotópokat létrehozva. A végeredmény (az instabil izotópok radioaktív bomlásai után) aztán rengeteg nehéz elem lesz, például jód, xenon, ezüst, arany, platina, bizmut, urán, plutónium.

Legalábbis ez volt eddig az elméletekből származó eredmény. Ezeket a magreakciókat ugyanis nehéz vizsgálni, mert földi körülmények között egyszerűen nem tudunk olyan gyorsan, olyan sok neutront atommagoknak ütköztetni, hogy leutánozzuk a végbemenő folyamatokat. Az izotóptérkép ezen tartománya számunkra még feltérképezetlen, és így azt is csak bizonytalanul tudjuk megbecsülni, milyen elemből mennyi jön létre végül, vagy hogy mennyi idő alatt bomlanak el. Ezért fontos tehát, hogy működés közben figyeljük meg, ha ezek a folyamatok megtörténnek az Univerzumban. A GW170817 gravitációshullám-jelet kibocsátó összeolvadást alaposan megfigyeltük, és a színképekben látszott is, hogy nehéz elemek jöttek létre a robbanásban.

De van-e elég ilyen ütközés, lehet-e tényleg ez a forrás? Az MTA CSFK Konkoly Csillagászati Intézetének posztdoktor kutatója, Benoit Coté, ennek megválaszolására modellszámításokat vetett össze a LIGO által a gravitációshullám-észlelésekből számolt gyakorisági adatokkal. Egyrészt megvizsgálta, hogy a csillagpopulációs modellek mennyi neutroncsillag-párt jósolnak. Ezek a modellek azt mondják meg, milyen csillagokból mikor mennyi lehet az Univerzumban. Másrészt a galaxisok kémiai fejlődési modelljeit is figyelembe vette, amelyek viszont azt mondják meg, hogy az egymást követő csillaggenerációk nyomán hogyan változik az egyes kémiai elemek gyakorisága az Univerzum fejlődése során.

A modellek pedig, meglehetősen nagy bizonytalansággal ugyan, de egyeznek a gravitációs hullámokból számolt gyakorisággal. Amennyiben a GW170817 egy reprezentatív, “átlagos” összeolvadás volt, akkor megerősíti, hogy az igazán nehéz elemeket főleg a neutroncsillagok összeütközése szórta szét az Univerzumban (és nem a mindenki által ismert szupernóvák). Persze a pontos arányok még változhatnak, ahogy újabb megfigyelések gyűlnek majd össze a LIGO és VIRGO detektoroktól, és jobb képünk lesz arról, milyen gyakorisággal történnek ilyen ütközések. De a bizonytalanságok dacára ez a munka fontos információkkal szolgál a Csillagászati Intézet egyik nagy kutatási projektje, az ERC (European Research Council) által támogatott, a Naprendszer kialakulását és kémiai összetételének eredetét vizsgáló RADIOSTAR csoport számára is.

Coté-ék modelljeiből további érdekes számok is kijöttek. Ha csak a Tejútrendszert nézzük, a mi galaxisunkban egymillió év alatt átlagosan legalább tucatnyi, de akár több száz ilyen összeolvadás is történhet. A mostani összeolvadás során, amikor két, egy naptömeg feletti neutroncsillag ütközött össze, a belőlük kiszabaduló anyag a Nap tömegének százada és huszada közötti mennyiséget tehetett ki. Hogy ez sok vagy kevés? Pusztán aranyból az egész Föld tömegének több tucatszorosát (valahol 15 és 70 földtömeg között) gyártotta le, és szórta szét. Neutroncsillagokhoz képest nem sok, de egy később bolygórendszerré váló csillagközi felhő gazdagításához akár jól is jöhet.

Forrás: csillagaszat.hu / arxiv.org

Tafedim tea

WeblapWebáruház.hu

Map

free counters

MTI Hírfelhasználó