Przy pomocy teleskopu VLT (Very Large Telescope) zdołano po raz pierwszy w historii zaobserwować nowo powstały stront – ciężki pierwiastek używany w fajerwerkach. Odkrycie to stanowi klucz do zagadki formowania się cięższych atomów, a co za tym idzie, ich pochodzenia.

Gdy w 2017 po raz pierwszy wykryto fale grawitacyjne, wiele teleskopów (w tym VLT) zostało skierowanych w kierunku GW170817 – układu podwójnego gwiazd neutronowych, w którym doszło do ich zderzenia. Spodziewano się, że jeśli cięższe pierwiastki powstają w wyniku takich kolizji, to w widmie pozostałości po obu gwiazdach – kilonowej – powinno się dać zaobserwować linie charakterystyczne dla poszczególnych atomów. Postanowiono obserwować to zdarzenie w bardzo szerokim zakresie fal elektromagnetycznych, zwłaszcza w ultrafiolecie oraz podczerwieni.

Ze wstępnych analiz widma zdołano wywnioskować tylko, że ciężkie pierwiastki faktycznie się tam znajdują, jednak niemożliwe było stwierdzenie, o jakie atomy konkretnie chodzi. Mimo że proces fuzji jądrowej był znany astronomom już od lat 50., a w ciągu kolejnych dekad coraz lepiej go poznawano, to nadal brakowało kluczowego elementu całej układanki – wytłumaczenia, skąd we Wszechświecie wzięły się najcięższe pierwiastki. Stać za tym miał hipotetyczny proces zwany gwałtownym wychwytem neutronów.

Proces ten polega na przechwycie neutronów przez jądro atomu na tyle szybkim, że w jego wyniku powstaje nowe, cięższe jądro, a co za tym idzie, inny pierwiastek. Mimo że większość pierwiastków powstaje w wyniku fuzji w jądrach gwiazd, to zaistnienie w tym procesie atomów cięższych od żelaza, takich jak stront, jest najzwyczajniej niemożliwe. Takie pierwiastki narodzić się mogą tylko w znacznie gorętszym środowisku wypełnionym o wiele większą ilością swobodnych neutronów.

Wykrycie widm pojedynczych pierwiastków możliwe było dopiero teraz, ponieważ widma cięższych pierwiastków bardzo długo nie zostały szczegółowo scharakteryzowane. Naukowcy dopiero teraz zaczynają lepiej rozumieć procesy stojące za kilonowymi i kolizjami gwiazd neutronowych, więc przyszłe obserwacje najprawdopodobniej przyniosą o wiele więcej informacji na temat gwałtownego wychwytu neutronów.

Source :

ESO

Autor

Jan Nowosielski
Jan Nowosielski